Forscher des Georgia Institute of Technology haben ein Konzept entwickelt, mit dem Bakterien, die auf den Mars gebracht werden, aus dem dort verfügbaren CO2 Raketentreibstoff und flüssigen Sauerstoff herstellen können. Der resultierende Treibstoff wird nützlich sein, um das Raumfahrzeug zu betanken, um zur Erde zurückzukehren.
Spätestens im Jahr 2030 soll eine Rakete den Mars verlassen, mit 500 Gramm geologischer Proben, die der Mars-Rover Perseverance der NASA gefunden hat. Trotz der Tatsache, dass die Rakete einen Container mit in die Umlaufbahn des Mars schickt, von wo aus sie von einem anderen Flugzeug nach Hause gebracht werden, wird das Gewicht der Rakete etwa 500 kg betragen, von denen der überwiegende Teil besetzt ist durch Festbrennstoff, der zum Heben benötigt wird.
Wie viel Treibstoff wird zudem für spätere, ambitioniertere Missionen zum Mars benötigt, wenn Astronauten daran teilnehmen. Laut Georgia Tech-Forschungen werden 30 Tonnen Methan und flüssiger Sauerstoff benötigt, um eine halbe Tonne Nutzlast in die Umlaufbahn zu bringen. Obwohl es möglich ist, auf dem Mars flüssigen Sauerstoff zu gewinnen, muss Methan noch von der Erde geholt werden. Es stellt sich heraus, dass die primäre Nutzlast von der Erde 400-600 Tonnen wiegen wird und die Lieferung von zusätzlichem Treibstoff 9 Milliarden US-Dollar kosten wird.
Um Kosten und Platz an Bord für etwas Effizienteres zu reduzieren, schlägt ein Team von Wissenschaftlern unter der Leitung von Nick Cruyer vor, Cyanobakterien und genetisch veränderte E.coli zu verwenden, um 2,3-Butandiol (CH3CHOH) 2 Biokraftstoffe herzustellen. Der Stoff wird bereits auf der Erde zur Herstellung von Synthesekautschuk und verschiedenen Polymeren verwendet. Neben der Bereitstellung der benötigten Sauerstoffmenge für die Rakete wird die Technologie es ermöglichen, 45 Tonnen zusätzlichen Sauerstoff für verschiedene Zwecke zu gewinnen.
Die Idee ist, dass es vor der Hauptmission mehrere Forschungskampagnen geben wird. Dazu gehören die Lieferung von Mikroorganismen und Kunststoffkomponenten zur Herstellung von Photobioreaktoren von der Größe mehrerer Fußballfelder.
In Reaktoren werden Sonnenlicht und Kohlendioxid aus der Atmosphäre mit Cyanobakterien vermischt, die dann mit Enzymen zu Zucker verarbeitet werden. Der extrahierte Zucker wird zur Ernährung von E. coli verwendet, die wiederum 2,3-Butandiol und Sauerstoff produzieren.
Theoretisch wird der Prozess 30 % effizienter sein als eine mögliche Chemieanlage, um Sauerstoff durch Katalyse mit von der Erde geliefertem Methan herzustellen, obwohl es etwas komplizierter sein wird. Als nächsten Schritt sehen die Wissenschaftler die Entwicklung von Technologien mit geringerer Größe und geringerem Gewicht sowie die Modernisierung des biologischen Prozesses, um dessen Effizienz zu steigern.
„Wir müssen noch eine Reihe von Experimenten durchführen, um zu bestätigen, dass Cyanobakterien unter Marsbedingungen wachsen können“, sagt Matthew Realff. - Wir werden den Unterschied im Sonnenspektrum auf dem Mars berücksichtigen, sowohl aufgrund der Entfernung von der Sonne als auch aufgrund der fehlenden atmosphärischen Filterung des Sonnenlichts. Cyanobakterien sind zu erhöhter ultravioletter Strahlung fähig.
2021-11-04 02:24:35
Autor: Vitalii Babkin