За пределами Земли: В поисках нового дома в Солнечной системе

Мысль о том, что создавать ресурсные базы в космосе пока рано, вызывает недоумение у Марка Сайкса, специалиста по ISRU и главы Института планетологии (в котором работает Аманда). Марк убежден в том, что строительство инфраструктуры за пределами Земли является единственным способом достичь Марса и более удаленных объектов. Он говорит, что NASA никогда не получит триллион долларов, необходимый на разовую, единичную марсианскую миссию. Но можно начать с работы над внеземными заправками, которые со временем сделают миссии на Марс и к другим пунктам назначения доступными, создав систему поддержки космических полетов, а не прикладывать огромные усилия к отправке горстки людей на другую планету и их возвращению обратно.

Но, как говорит Марк, NASA не делает домашнее задание по ISRU. Он выступал за проведение на МКС эксперимента по переработке в невесомости ресурсов с астероидов или суррогатного материала, чтобы понять, возможно ли это. «Если ответ положительный, если это практически осуществимо, экономически оправданно, то это открывает перед нами двери в Солнечную систему», — утверждает он.

Снижение стоимости запуска на порядки, которое наступает быстрее освоения технологий ISRU, может уменьшить важность добычи топлива в космосе, по крайней мере для марсианской миссии. Но защиту от радиации с Земли не увезешь. На данный момент технология запуска достаточного объема материала попросту невообразима. Кристиан Андерсен говорит, что для эффективной защиты на Луне понадобятся 27 м базальта. Это возможно только при использовании местных материалов. Например, было бы разумно спроектировать базу в лунной лавовой трубке.

Для более долгих путешествий критически важным становится производство питания. Как мы видели выше, долгие путешествия с большой командой требуют неподъемного количества пищи. Но и бесперебойно выращивать достаточный ее объем вряд ли возможно. Ключевой технологией может оказаться повышение эффективности фото-синтеза.

Даже без измененных генов, усиливающих фотосинтез, водоросли значительно превосходят наземные растения в преобразовании энергии в белки, жиры и углеводы. Природные сорта водорослей достигают эффективности преобразования солнечной энергии около 5%, что впятеро выше, чем у посевных культур, и способны неоднократно удваивать свою массу за сутки. Вероятно, эту эффективность можно повысить генетическими модификациями.

Компактный водорослевый реактор из стеклянных труб и стенок с искусственным освещением может быть крайне эффективным. Урожай можно собирать каждые несколько дней. Технологи могут подстраивать выход питательных водорослей, регулируя количество подаваемого азота. Разная подкормка позволит производить жиры, полезные для производства дизельного или ракетного топлива, или сахара и белки, ценные для других производств.

Все это выглядит многообещающе, но в последние годы восторги поутихли. По словам Ника Нейгла, инженера биопроцессов из Национальной лаборатории возобновляемой энергии, остается много нерешенных технических проблем. Проект стоимостью $49 млн, профинансированный в рамках экономической инициативой Обамы в 2010 г., продвинул науку, но и поднял эти проблемы.

Водоросли растут стремительно, это известно любому владельцу аквариума, но сделать их производство устойчивым и окупающимся непросто. Стремительное удвоение массы происходит лишь в первые несколько дней, покуда не возникает толстое зеленое облако водорослей, дающее тень. Экономичнее всего растить их в открытом пруду, но нежелательные виды и крохотные хищники могут испортить все дело. Значительную трудность представляет качественный отжим водорослей, который позволит использовать воду повторно.

Никому пока не удавалось производить биотопливо из водорослей по цене, сравнимой с ценой продуктов нефтеперегонки. Но углерод и водород, уловленные урожаем водорослей, можно использовать для производства множества продуктов, в том числе спирта, полиненасыщенных жирных кислот, пластиков и корма для креветок и рыбы. Совершенствование технологий культивации также значительно уменьшило цену биотоплива, которая и в дальнейшем будет снижаться. Как и с любой культурой, важнейшую роль играют выбор вида водорослей, а также правильное освещение и тепло, питание, устранение вредителей и чистота воды для полива (в зависимости от водорослей она может быть пресной, соленой или солоноватой).

«До современного нам уровня сельское хозяйство поднималось 10 000 лет, а выращиванию водорослей в пищу и на топливо всего 50–75 лет, — говорит Нейгл. — Что можно ожидать через еще 50 лет? Думаю, именно здесь спрятан ответ на ваш вопрос. Вот где мы сейчас, и какие трудности нам предстоит преодолеть, прежде чем придется браться за искусственный фотосинтез или кормить колонистов пищей из гибридных водорослей».

Станут ли колонисты есть водоросли?

«Скажу за себя, — говорит Роберт Бланкеншип, биохимик. — Я не собираюсь ими питаться. Я их пробовал, это невкусно».