Dugotrajne misije na Mjesec suočavaju se s ključnim logističkim problemom: kako opskrbiti astronaute hranom i kisikom bez oslanjanja na Zemlju. Slanje tereta stoji oko 100.000 dolara po kilogramu, pa su znanstvenici s Tehničkog sveučilišta u Münchenu odlučili istražiti može li se dio sustava za potporu životu izgraditi izravno na Mjesecu. U radu objavljenom u časopisu Acta Astronautica analizirali su učinkovitost fotobioreaktora koji bi koristili lokalne resurse.
Alge koje proizvode više od kisika
Fotobioreaktori su zatvoreni sustavi u kojima se uzgajaju mikroorganizmi poput algi. Uz dovoljne količine vode i ugljikova dioksida, alge fotosintezom proizvode kisik, a sama biomasa može poslužiti i kao izvor hrane. Sustavi ove vrste na Zemlji već su dokazali visoku učinkovitost, ali lunarno okruženje nameće niz tehničkih ograničenja.
Reaktor mora biti u potpunosti zatvoren i zaštićen od vanjskih utjecaja. Ultraljubičasto zračenje i temperaturne oscilacije na površini Mjeseca brzo bi uništile bilo kakav biološki sadržaj. Zbog toga je dizajn zaštitne strukture jedan od glavnih izazova projekta.
U studiji su testirana dva modela fotobioreaktora: cijevni zračni reaktor i ravni panel s istim principom cirkulacije. Panelna izvedba pokazala se učinkovitijom, ali zahtijeva više održavanja. Oba modela, ako bi se izradila od lunarnih materijala, mogli bi uštedjeti milijune dolara po jediničnom sustavu. U slučaju cijevne verzije, procjene govore o potencijalnim uštedama i do 50 milijuna dolara.
Mjesec već nudi većinu osnovnih sirovina potrebnih za gradnju konstrukcijskih elemenata. Istraživanja su pokazala da se iz regolita mogu izdvojiti metali koji zadovoljavaju tehničke uvjete. No osvjetljenje unutar reaktora i dalje je problematično, posebno ako se koristi umjetno LED osvjetljenje koje troši mnogo energije i ovisi o sofisticiranoj elektronici.
Staklo i plastika: komponente koje nedostaju
Ako se želi koristiti prirodna sunčeva svjetlost, barem dio kućišta reaktora mora biti proziran. Međutim, zasad nije razvijena tehnologija za izradu prozirnog stakla iz regolita. To je i dalje predmet aktivnog istraživanja, kao i pokušaji lokalne proizvodnje elektronike i plastičnih dijelova.
Ključne komponente poput LED dioda, tiskanih pločica, brtvenih prstena i oklopa za elektroničke sustave trenutačno se ne mogu proizvesti na Mjesecu. Razmatraju se biološki izvori plastike, uključujući i same alge iz reaktora, ali takva rješenja i dalje bi zahtijevala početnu dopremu materijala sa Zemlje.
Za dugotrajno održavanje života na Mjesecu potrebno je osigurati i druge ključne elemente, poput fosfora, dušika, klora i ugljika. Fosfor je osobito važan za biološke procese i mora se prikupljati lokalno. O toj temi govorio je i doktorand Harry Brodsky sa Sveučilišta Colorado Boulder.
No Mjesec je siromašan ugljikom i dušikom, pa autori studije predlažu recikliranje astronautskih otpadnih voda kao izvor tih elemenata. Time bi se omogućilo kružno korištenje rijetkih resursa i smanjila potreba za opskrbom sa Zemlje.
Komplementarne tehnologije za buduće kolonije
Unatoč potencijalu, autori ne vide fotobioreaktore kao samostalno rješenje. Predlažu kombinirani pristup: za proizvodnju kisika koristila bi se elektroliza rastaljenog regolita, dok bi PBR sustavi služili za paralelnu proizvodnju kisika i hrane.
Obje tehnologije imaju svoje mjesto u budućim lunarnim naseljima. No prije nego što postanu operativne, nužno je riješiti niz inženjerskih izazova. U fokusu su razvoj prozirnog stakla iz regolita, učinkovitijih reaktora i otpornijih sojeva algi prilagođenih lunarnim uvjetima.
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
