Лунные фотобиореакторы: новый подход к производству кислорода и пищи для колонизаторов

Для астронавтов, исследующих Луну, критически важны устойчивые системы жизнеобеспечения. Два ключевых ресурса для долгосрочных миссий — пища и кислород — доставка которых с Земли обходится крайне дорого. Учёные из Технического университета Мюнхена предложили решение: создание фотобиореакторов (PBR) из местных лунных ресурсов. Их исследование опубликовано в журнале Acta Astronautica.

Как работают биореакторы?

Принцип PBR прост: микроорганизмы, например водоросли, помещаются в защищённую среду, где с помощью углекислого газа, воды и света производят кислород и биомассу. Однако на Луне главная проблема — защита от жёсткого излучения. Авторы исследования изучили, как строить такие системы из местных материалов, сократив затраты на доставку компонентов с Земли.

Трубчатые vs. плоские реакторы

Учёные сравнили два типа PBR: трубчатый с воздушным подъёмником и плоский панельный (FPA). Последний оказался эффективнее, но требует больше обслуживания. Использование лунных ресурсов для строительства реакторов сэкономит от $1 млн до $50 млн на каждый аппарат (при стоимости запуска $100 тыс. за кг). Однако остаются нерешённые вопросы. Например, для освещения PBR нужны либо прозрачные панели (производство лунного стекла пока недоступно), либо энергоёмкие светодиоды. Электроника и пластик для герметизации также остаются дефицитом.

Ресурсные вызовы и пути их решения

Элементы вроде углерода, азота и фосфора, необходимые для роста водорослей, на Луне дефицитны. Учёные предлагают использовать переработанные отходы экипажа для восполнения этих веществ. Например, водоросли могут стать сырьём для биопластика, сократив зависимость от земных поставок. Тем не менее, гибридный подход — комбинация PBR с традиционными методами, такими как электролиз расплавленного реголита для получения кислорода, — выглядит наиболее реалистичным.

Технологии PBR потребуют доработки, но уже сейчас ясно: они займут место в инфраструктуре будущих лунных баз. Параллельно развиваются методы добычи металлов из реголита и производства стекла. Как отмечают авторы, ключ к успеху — максимальная автономия, достижимая только через комбинацию инноваций и рационального использования ресурсов.