Наиболее практичная стратегия для длительного пребывания на Марсе заключается в том, чтобы жить за счет ресурсов, которые уже существуют на Красной планете, а не полагаться на грузовые корабли снабжения с Земли. Пять основных потребляемых ресурсов, которые, по мнению исследователей, понадобятся марсианским поселениям, включают энергию, воду, кислород, строительные материалы и продукты питания.
Первыми четырьмя Марс предположительно богат. Например, солнечная энергия, вероятно, дополненная ядерными реакторами, поможет обеспечить энергоснабжение будущих марсиан. Лед и гидратированные минералы на Марсе являются источниками воды. Углекислый газ может быть переработан в кислород. Наконец, из марсианского грунта можно легко изготовить кирпичи для строительства.
Для сравнения: на Марсе нет естественной пищи и нет простого способа создать ее из любого сырья на Красной планете, используя, скажем, простой химический реактор, говорят исследователи.
«Пища, вероятно, будет самой трудной для марсианского производства, и невозможно просто импортировать ее, если поселение должно быть самодостаточным», – говорит ведущий автор исследования Кевин Кэннон, планетолог из Университета Центральной Флориды в Орландо, сообщает Интернет-издание Space.com.
Учитывая эту проблему, ученые хотели узнать, что может потребоваться для достижения радикальной цели – производства достаточного количества пищи на Марсе, чтобы прокормить один миллион человек.
«Мы сотрудничали со многими, которые хотели выращивать растения на искусственной марсианской почве, создаваемой нами, и это заставило нас взглянуть на то, какие проводились исследования по производству пищи для будущих пилотируемых экспедиций на Луну или Марс, – рассказал Кэннон. – Оказывается, основное внимание было уделено очень низкокалорийным овощам, а последние достижения в области альтернативных источников белка не рассматривались. Мы задались вопросом: что нужно взять с собой, чтобы вместо короткой экспедиции в стиле NASA прокормить город с миллионным населением, который хочет построить SpaceX?»
Исследователи отметили, что выращивание сельскохозяйственных животных для производства на Марсе мяса и мясо-молочных продуктов в ближайшем будущем не будет практичным из-за трудностей с космическими поставками. В то же время они отметили, что большинство людей не желают переходить на вегетарианство. Для решения проблемы они предложили фермы насекомых и мясо, выращенное в лаборатории.
Исследователи утверждают, что для марсианской кухни хорошо подходят фермы насекомых, поскольку они обеспечивают максимум калорий на квадратный метр рабочей площади при использовании относительно небольшого количества воды и корма. В частности, отметили они, одним из наиболее многообещающих примеров съедобных насекомых является сверчок, поскольку мука из сверчка может быть использована во многих различных рецептах.
Исследователи считают, что тем, кто не любит насекомых, помочь придерживаться на Марсе более привычной диеты поможет «клеточное земледелие», то есть пища, полученная из клеток, выращенных в лабораторных условиях. По их словам, сейчас возможно вырастить всё – от водорослей, мяса и рыбы до молока без коров и яиц без курицы. Большие суммы денег, вложенные инвесторами в развитие новой технологии, уже привели к снижению затрат на бургер из искусственного мяса с $325 тысяч до $11 за два года, добавили они.
По мнению исследователей, когда речь идет о посевах, в концепциях марсианских поселений предусматриваются оранжереи, но они могут оказаться неэффективными. Марс находится слишком далеко от Солнца, и даже на экваторе, где солнечный свет наиболее сильный, количество света, которое получат растения, будет таким же, как на Земле в районе Северного полярного круга. Более того, хотя теплицы сделаны из прозрачного стекла, они всё же обычно поглощают 50-70 процентов солнечного света, и это на Земле. На Марсе же для теплиц нужен более крепкий материал, вероятно, необходимый для обеспечения герметичности и терморегулирования, учитывая, что атмосфера на Красной планете намного холоднее и тоньше, чем на Земле. Это значит, что процент поглощения солнечного света стеклом теплицы на Марсе будет еще больше.
Исследователи считают, что выходом из положения могут быть туннели, освещенные высокопрочными светодиодами, плюс солнечный свет, собранный и перенаправленный по оптоволоконным кабелям. По их словам, выращивание растений на Марсе возможно без почвы, с использованием гидропонных или аэропонных систем, но эти стратегии потребовали бы доставки на Марс большой массы в виде лотков, насосов и резервуаров. Кроме того, почвенное земледелие может быть более устойчивым к болезням растений, но неорганический марсианский грунт потребует значительных исследований и обработки, чтобы превратить его в живую почву, которая сможет обеспечить рост растений.
Предыдущие исследования показали, что когда речь идет об обеспечении марсианских колонистов пищей, ряд культур могут оказаться особенно практичными: пшеница, кукуруза, соя, арахис, сладкий картофель. Также сделать растения более полезными для марсиан может генетическая модификация – например, искусственное потребление в большем количестве углекислого газа и повышенная урожайность.
«Почти все исследования на сегодняшний день были сосредоточены на выращивании растений для питания астронавтов, но растения занимают массу места, и на другой планете это означает строительство большого производственного помещения, которое должно быть герметично, согреваться и освещаться, – пояснил Кэннон. – Если нужно накормить многочисленное население на другой планете, придется отказаться от идеи овощей на воде и по-настоящему задуматься над огромным количеством энергии, воды и сырья, необходимым для производства достаточного количества калорий».
Чтобы узнать, что может потребоваться для обеспечения продовольствием марсианского города с населением в один миллион человек, исследователи смоделировали рост населения от иммиграции при уровне рождаемости 10 на 1000 человек в год, что характерно для развитых стран на Земле. По итогам моделирования они предположили, что для доставки примерно одного миллиона иммигрантов на Марс в течение столетия понадобится около 6900 пассажирских кораблей; за это время на Марсе родится около 340 тысяч человек.
Ученые рассчитали количество калорий, которое понадобится каждому человеку, и смоделировали землепользование с учетом диеты, включающей пшеницу, кукурузу, сладкий картофель, сверчков и мясо курицы, выращенное в лаборатории. Согласно результатам расчетов, марсианская колония, насчитывающая один миллион человек, может обеспечить себя продовольствием в течение 100 лет, используя туннели длиной около 14.500 км и шириной около 3,6 м, которые можно строить вертикально.
Тем не менее, в промежуточный период этим колонистам понадобится огромное количество доставляемого продовольствия – почти 54 тысячи тонн. Ученые отметили, что существует множество стратегий, которые могут быть использованы для значительного сокращения количества импортируемых продуктов питания – например, ускорение темпов строительства марсианских ферм.
Дальнейшие исследования того, как лучше всего кормить марсиан, по утверждению ученых, должны быть направлены на повышение урожайности, разработку наиболее эффективных и вкусных видов насекомых, улучшение вкуса и содержания культивируемого мяса, повышение эффективности светодиодного освещения, используемого для выращивания сельскохозяйственных культур, и разработку автоматизированных методов быстрого строительства герметичных экранированных помещений для оборудования под фермы.
«Очевидное возражение: это научная фантастика – пилотируемые экспедиции на Марс начнутся через десятилетия, зачем же работать над этой темой сейчас? – говорит Кэннон. – Любой, кто думает так, должен серьезно посмотреть на то, что делает SpaceX – они уже строят и испытывают прототипы кораблей, которые отправят первых поселенцев на Марс».
Пришло время «разобраться, как это сделать», добавил он.
По словам ученых, исследования по обеспечению продовольствием марсиан также помогут накормить людей на Земле.
«Ограничения, наложенные Марсом (холодная и тонкая атмосфера), вынуждают производить пищу способами, которые на самом деле являются более надежными и более этичными, чем то, что делается на Земле при нынешней практике промышленного земледелия, – говорит Кэннон. – Таким образом, переход на "марсианскую диету" поможет нашей планете».
О том, как это сделать, можно узнать здесь: http://eatlikeamartian.org/
Кэннон и ведущий автор исследования Дэниел Бритт из Университета Центральной Флориды подробно изложили свои выводы 30 августа 2019 года в Интернет-журнале New Space.
Комментариев нет:
Отправить комментарий