Ein Team von Wissenschaftlern des Georgia Institute of Technology hat ein Konzept entwickelt, das die Lieferung von Mikroorganismen zum Mars vorsieht, um Raketentreibstoff und ein Oxidationsmittel - flüssigen Sauerstoff - herzustellen. Die Bakterien produzieren aus dem in der Atmosphäre des Roten Planeten enthaltenen Kohlendioxid die notwendigen Komponenten, um zur Erde zurückzukehren.
Gegen Ende dieses Jahrzehnts soll nach den Plänen der NASA eine Rakete vom Mars abheben, die etwa 0,5 kg geologische Proben trägt, die der Rover Perseverance gesammelt hat. Obwohl die Rakete die Proben nur in die Umlaufbahn des Planeten bringen wird, wo sie von einem anderen Raumfahrzeug aufgenommen werden, wird ihr Gewicht etwa 400 kg betragen, das meiste davon wird aus festem Raketentreibstoff stammen.
Es ist nicht schwer vorstellbar, wie viel Treibstoff zukünftige, viel ehrgeizigere bemannte Marsmissionen benötigen werden. Nach Angaben der Spezialisten der Universität der sog. Das Mars Takeoff Vehicle (MAV) benötigt 30 Tonnen Methan und flüssigen Sauerstoff, um 500 kg Nutzlast in die Umlaufbahn zu bringen. Methan organischen Ursprungs ist in der Atmosphäre des Planeten vorhersehbar nicht vorhanden und muss von der Erde geliefert werden. Dies bedeutet, dass die aus der Heimat der Menschheit gelieferte Nutzlast 500 Tonnen betragen wird und 8 Milliarden US-Dollar für den Transport von zusätzlichem Treibstoff kosten wird.
Um die Kosten zu senken und Platz für etwas Nützlicheres als Treibstoff für den Rückflug zu schaffen, beabsichtigt ein Team des Georgia Institute of Technology unter der Leitung von Nick Kruyer, Cyanobakterien und genetisch veränderte E. coli zu verwenden, um einen alternativen Treibstoff namens 2, 3- Butandiol (CH3CHOH) 2. Letzteres wird auf der Erde zur Herstellung von Synthesekautschuk und anderen Polymeren verwendet. Neben der Bereitstellung von ausreichend Sauerstoff für die Rakete wird die vorgeschlagene Technologie 44 Tonnen zusätzlichen Sauerstoff für andere Zwecke bereitstellen.
Die Grundidee ist, dass vor dem Start der Hauptmission mehrere vorläufige gesendet werden, mit Proben von Mikroorganismen und Kunststoffmaterialien, die für den Bau von Photobioreaktoren mit einer Fläche von vier Fußballfeldern benötigt werden.
In diesen Reaktoren schaffen Sonnenlicht und Kohlendioxid aus der Marsatmosphäre ein günstiges Umfeld für die Entwicklung von Cyanobakterien, die dann mit Hilfe von Enzymen in Zucker umgewandelt werden. Der so gewonnene Rohstoff wird an E. coli-Bakterien „verfüttert“, die wiederum für die Produktion von 2,3-Butandiol und Sauerstoff verantwortlich sind, die später mit relativ einfacher Technik abgetrennt werden sollen.
Wissenschaftlern zufolge wird der Prozess 32 % effizienter sein als die industrielle chemische Produktion von Sauerstoff mit einem Katalysator, der von der Erde geliefertes Methan verwendet. Gleichzeitig wird die notwendige Ausrüstung dreimal schwerer, während leichtere Lösungen entwickelt werden.
Laut Projektteilnehmer Matthew Realff muss noch gezeigt werden, dass Cyanobakterien unter Marsbedingungen gezüchtet werden können. Der Unterschied der Sonnenspektren in den Atmosphären von Planeten sollte unter Berücksichtigung der Entfernung der Sonne und der unzureichenden atmosphärischen Lichtfilterung berücksichtigt werden - eine große Menge ultravioletter Strahlung kann Cyanobakterien tödlich schaden.
2021-11-01 17:52:04
Autor: Vitalii Babkin