SpaceX strävar efter att hjälpa till att etablera en miljon-stad på Mars. Vad skulle alla dessa människor äta?
(Bild: © SpaceX)
Vad kan det behöva för att mata en miljon människor på Mars? En ny studie visar att laboratorieodlat kött, tunnelodlade grödor och cricket gårdar.
När det gäller planer för bemannade uppdrag till Mars, NASA antar vanligtvis rundresor med bara korta mellanlandningar på Röda planeten. Emellertid har kommersiella rymdföretag dykt upp med målet att kolonisera yttre rymden, med SpaceX specifikt syftar till utveckla en civilisation på Mars.
Den mest praktiska strategin för långa vistelser Mars innebär att leva av resurser som redan finns på Röda planeten istället för att förlita sig på leveransfartyg från jorden. De fem huvudsakliga förbrukningsresurserna som forskare identifierade Martianbosättningar skulle behöva inkludera energi, vatten, syre, byggnadsmaterial och mat, och de första fyra är potentiellt rikliga på Mars.
Till exempel solenergi, troligen kompletterat med kärnkraftsreaktorer, kan hjälpa till att tillhandahålla energi för att bli Martians. Is och hydratiserade mineraler på Mars är vattenkällor. Koldioxid kan omvandlas till syre. Slutligen kan Marsjord lätt göras till tegel för byggnadsmaterial.
Som jämförelse finns det ingen livsmedel som är naturligt tillgängliga på Mars, och det finns inget enkelt sätt att skapa den från några råvaror på Röda planeten med, till exempel, en enkel kemisk reaktor, säger forskarna.
"Mat kommer förmodligen att bli det svåraste att göra lokalt på Mars, och du kan inte bara importera allt om du vill ha en självförsörjande lösning," studerar huvudförfattaren Kevin Cannon, en planetforskare vid University of Central Florida i Orlando berättade för Space.com.
Med tanke på denna utmaning ville forskarna se vad det kan ta för att nå det radikala målet att producera tillräckligt med mat på Mars för att föda 1 miljon människor.
"Vi arbetade med många människor som ville odla växter i den simulerade Marsjord som vi skapar, och detta fick oss att titta på vilken forskning som görs när det gäller att producera mat för framtida mänskliga uppdrag till månen eller Mars," Kanon sa. "Det visar sig att det mesta fokuset har varit på mycket kalorifattiga grönsaker, och de senaste innovationerna i alternativa proteinkällor övervägdes inte. Vi ställde frågan: I stället för ett kort NASA-uppdrag till Mars, vad skulle det ta att mata en stad med 1 miljon människor, som SpaceX föreställer sig? "
Forskarna noterade att uppfödning av husdjur för mejeri och kött inte skulle vara praktiskt på Mars på kort sikt på grund av utmaningarna med att transportera dem över rymden. Samtidigt noterade de att de flesta inte vill bli helt vegetarian. Lösningen? Insektsgårdar och labbodlat kött föreslog de.
Insektsbruk är väl lämpade för Martian cuisine, eftersom de tillhandahåller mycket kalorier per landning medan de använder relativt små mängder vatten och foder, sade forskarna. Särskilt syrsor är ett av de mer lovande exemplen på ätliga insekter, med cricketmjöl som potentiellt är införlivade och dolda i många olika recept, konstaterade de.
"Bugs är vägen att gå, om människor kan komma över bruttofaktorn," sade Cannon.
För dem som inte tycker om insekter kan "cellulärt jordbruk" - det vill säga mat härrör från celler som odlas i labbskålar - hjälpa människor på Mars att äta en något mer bekant diet, säger forskarna. Allt från alger till kött och fisk till ko-mindre mjölk och kycklinglösa ägg är nu möjligt, sade de. De stora summorna pengar som investerare har hällt på för att förfina sådan teknik har redan sänkt kostnaderna för en odlad köttburger från 325 000 dollar till 11 dollar per karbonad på två år, tillade de.
När det gäller grödor, har konceptkonst i martiska bosättningar vanligtvis växthus, men de kanske inte visar sig vara praktiska, sade forskarna. Eftersom Mars är så långt ifrån solen, även på ekvatorn, där solljuset är starkast, skulle mängden ljusa växter få liknande som de får i Alaska. Även om växthusar är gjorda av tydliga fönsterrutor, absorberar dessa fortfarande vanligtvis 50 till 70 procent av ljuset på jorden och kan blockera ännu mer på Mars, eftersom ett starkare material troligen behövs för att stödja en uppvärmd, trycksatt interiör, med tanke på hur luften på den röda planeten är mycket kallare och tunnare än på jorden.
Istället är tunnlar tända med högstyrka lysdioder troligtvis nödvändiga för att odla växter på Mars, kompletterat med solljus som samlas in och röras ner genom fiberoptiska kablar, säger forskarna. Jordfritt jordbruk med hydroponiska eller aeroponiska system är möjligt, men de strategierna skulle kräva mer massa skickas till Mars i form av brickor, pumpar och reservoarer, sade de. Dessutom kan jordbaserat jordbruk vara mer robust mot växtsjukdom, men oorganiskt Martian smuts skulle kräva betydande forskning och behandling för att konvertera den till en levande jord som kan stödja växten växer, forskarna tilllade.
Tidigare forskning antydde att ett antal grödor kan visa sig vara särskilt praktiska när det gäller att utfodra Martiska kolonister, som vete, majs, sojabönor, jordnötter och sötpotatis. Genetisk modifiering kan också göra växter mer användbara på olika sätt för martister - till exempel genom att konsumera mer koldioxid och öka produktiviteten.
"Nästan all forskning hittills har fokuserat på växande växter för att mata astronauter, men växter tar upp massor av utrymme, och på en annan planet, det innebär att bygga stora inomhusfabriker som behöver trycksättas, värmas upp och tänds," sade Cannon. "Om du vill mata en stor befolkning på en annan planet måste du flytta från tanken på vattniga grönsaker och verkligen tänka på de enorma mängder energi, vatten och råmaterial som behövs för att producera tillräckligt med kalorier."
För att se vad det kan ta för att mata a Marsstad med 1 miljon människorforskarna modellerade en befolkning som växte från invandring såväl som genom en födelsetakt på 10 per 1 000 människor per jordår, en takt som är typisk för utvecklade nationer på jorden. Sammantaget antog de att cirka 6 900 bemannade fartyg behövdes för att leverera cirka 1 miljon invandrare till Mars under ett sekel, med cirka 340 000 människor födda på Mars under den tiden.
Forskarna beräknade antalet kalorier som varje person skulle behöva och modellerade markanvändning med en diet som inkluderade vete, majs, sötpotatis, syrsor och labbodd kyckling. De fann att en Martian-koloni på 1 miljon människor kunde uppnå självförsörjning när det gäller mat inom 100 år, och förlitade sig på cirka 9 000 mil (14 500 kilometer) värden av tunnlar på 3,6 fot breda, som kunde staplas vertikalt.
Dessa kolonister skulle emellertid behöva enorma mängder mat som importerades under tiden, som transporterades på nästan 54 000 frakt. Forskarna konstaterade att det fanns en mängd olika strategier som kan användas för att avsevärt minska mängden importerad mat, som att öka graden av jordbruksbyggande på Mars.
Framtida forskning om hur man bäst foder Martians bör fokusera på att öka grödan produktivitet, arbeta ut de mest effektiva och smakliga insektsarter, förbättra smaken och strukturen i odlat kött, förbättra effektiviteten i LED-belysningen som används för att odla grödor och utveckla automatiserade metoder för att snabbt bygga trycksatta, skyddade områden för att hysa gårdar, sade forskarna.
"Den uppenbara kritiken är att det här är science fiction - mänskliga uppdrag till Mars är decennier borta, så varför bry sig om att arbeta med detta ämne nu? ", sade Cannon." Den som tänker längs dessa linjer måste ta en seriös titt på vad SpaceX gör - de bygger och testar redan prototyper av de fartyg som kommer att skicka första bosättare till Mars. "
Det är dags att "ta reda på hur man gör det", tillade han.
Forskarna sa att forskning om hur man matar Martians också kan hjälpa mata människor på jorden.
"De begränsningar som Mars - a kall, tunn atmosfär - tvinga dig att producera mat på sätt som faktiskt är mer hållbara och etiska än vad som görs på jorden med nuvarande fabriksodling, "sa Cannon." Så att byta till en 'Martian diet' kan hjälpa vår planet. "Forskarna skapade en hemsida, http://eatlikeamartian.org, som ger lite information om hur man gör just det.
Kanon och studera seniorförfattaren Daniel Britt vid University of Central Florida detaljerad deras resultat online 30 augusti i tidskriften New Space.
- NASA: s mänskliga marsuppdrag kommer att kräva att leva utanför landet
- Dessa fantastiska mönster visar hur vår framtid på Mars kan se ut
- Från Apollo till Artemis - Hur astronautmat kan förändras när vi återvänder till månen
Redaktörens anmärkning: Den ursprungliga versionen av denna berättelse hänvisade felaktigt till Kevin Cannon som Keith Cannon.
