Astronauter kunde förlita sig på alger som den perfekta livspartnern

När du planerar för besättningsuppdrag med längre varaktighet är en av de viktigaste sakerna att se till att besättningarna har tillräckligt med bara det nödvändiga för att hålla kvar. Detta är inte lätt uppgift, eftersom ett bemannat rymdfarkoster kommer att vara en besättnings hela värld i månader i slutet. Det innebär att en tillräcklig mängd mat, vatten och syre behöver tas med.

Enligt en ny undersökning som genomförs ombord på den internationella rymdstationen kan en möjlig lösning ligga på ett hybrid livssystem (LSS). I ett sådant system, som skulle kunna användas ombord på rymdskepp och rymdstationer inom en snar framtid, skulle mikroalger användas för att rengöra luften och vattnet och till och med tillverka livsmedel för besättningen.

Forskare vid University of Stuttgarts Institute of Space Systems började undersöka möjliga rymdapplikationer för mikroalger tillbaka 2008. År 2014 började de tillsammans med det tyska Aerospace Center (DLR) och det privata flygbolag Airbus utveckla en Photobioreactor (PBR) som använde mikroalger Chlorella vulgaris som dess biologiska komponent.

Detta mikroalger har en fotosyntetisk effektivitet upp till tio gånger större än för mer komplexa växter. När de används i rymden som en del av en LSS, kunde dessa små alger ta bort koncentrerad koldioxid från kabinatmosfären och producera syre genom fotosyntes och kanske till och med tillverka mat för astronauterna. Som Gisela Detrell (en av medutredarna) förklarade i ett pressmeddelande från NASA:

”Användningen av biologiska system i allmänhet får betydelse för uppdrag när varaktigheten och avståndet från jorden ökar. För att ytterligare minska beroendet av återförsörjning från jorden bör så många resurser som möjligt återvinnas ombord,

Medan algernas motståndskraft mot rymdförhållanden har vidsträckt demonstrerats med småskaliga cellkulturer odlade på jorden, kommer denna undersökning att vara det första riktiga testet i rymden. För att göra detta kommer astronauter ombord på ISS att sätta på maskinvaran och låta mikroalgerna växa i 180 dagar.

Detta kommer att ge utredare ombord ISS tillräckligt med tid för att utvärdera hur Photobioreactor fungerar i rymden, särskilt hur väl algerna kommer att växa och bearbeta koldioxid. Under tiden kommer forskare att analysera prover som odlas på jorden för jämförelse så att de kan mäta effekterna av mikrogravitet och rymdstrålning på mikroalgerna.

University of Stuttgart-teamet är övertygat om sin Photobioreactor, till stor del tack vare det faktum att det förlitar sig på en av de mest studerade och karakteriserade algerna i världen. Utöver dess tillämpningar för avloppsrening och biobränslen, Chlorella används också i djurfoder, vattenbruk, kosttillskott och som biogödselmedel.

Därför vetenskapsteamet och NASA ser på det som en potentiell matkälla för astronauter. Som Harald Helisch, en bioteknolog vid Institute of Space Systems och en medutredare på projekt,sa:

“Chlorella biomassa är ett vanligt kosttillskott och kan bidra till en balanserad kost tack vare dess höga halt av protein, omättade fettsyror och olika vitaminer, inklusive B12 ... om du gillar sushi, kommer du att älska det. ”

I detta avseende kan en Photobioreactor fungera som en tillverkare av kosttillskott. På ungefär samma sätt som människor lägger torkad kelp till maten för den extra näringen, torkade flingor av Chlorella kan läggas till astronauternas måltider för att befästa dem. Samtidigt kommer de växande kulturerna att filtrera fartygets vatten och luft för att upprätthålla besättningen.

Framför allt är det långsiktiga målet med denna forskning att underlätta långvariga rymduppdrag. Oavsett om det är besättningsuppdrag till månens yta, besättningsuppdrag till Mars eller till andra avlägsna platser i solsystemet, är de största utmaningarna att hitta sätt att minska den totala massan av rymdsystem (för att sänka kostnaderna) och beroende av återförsörjning uppdrag. Johannes Martin, en av medutredarna, sa det så här:

”För att uppnå detta inkluderar framtida fokusområden nedströms bearbetning av alger till ätliga livsmedel och skalning upp systemet för att förse en astronaut med syre. Vi kommer också att arbeta med samtrafik med andra delsystem i LSS, till exempel avloppsreningssystemet, och överföra och anpassa tekniken till ett tyngdkraftsbaserat system som en månbas. "

Med tanke på framtiden är det uppenbart att lösningar för levande off-world troligen kommer att involvera både mekaniska och biologiska system. Genom att slå samman det organiska och syntetiska, har vi en bättre chans att skapa system som kan säkerställa hållbarhet och självförsörjning på lång sikt.