Лунные фотобиореакторы могут обеспечить пищей и кислородом на Луне

Две критически важные потребности любой долгосрочной лунной миссии — это пища и кислород, доставка которых с Земли крайне дорога. Исследователи из Технического университета Мюнхена проанализировали эффективность использования местных лунных ресурсов для строительства фотобиореактора (PBR). Результаты опубликованы в журнале Acta Astronautica.

Принцип работы и преимущества

Фотобиореактор — это система, в которой биологический организм (например, водоросли) использует сырье (CO₂ и воду) для производства полезных «отходов»: кислорода и биомассы. При правильном проектировании и выборе водорослей PBR могут быть чрезвычайно эффективны.

Проблема лунной среды

На поверхности Луны PBR необходимо защищать от радиации и прямого солнечного света. Ключевой вопрос исследования — использование местных ресурсов для создания такой защитной системы.

Сравнение конструкций и экономия

Исследование рассмотрело два типа PBR: трубчатый и плоскопанельный (FPA). FPA-реактор эффективнее, но требует больше обслуживания. Строительство любого из них из местных материалов позволит сэкономить миллионы долларов на систему (при стоимости запуска $100 000/кг). Для трубчатой системы экономия может достигать $50 млн.

Локальные ресурсы и дефицитные компоненты

• Металлы: Большинство структурных материалов, включая металлы из реголита, на Луне доступны.
• Стекло: Для доступа солнечного света нужен прозрачный материал. Создание стекла из лунных ресурсов — область активных исследований.
• Электроника и пластики: Компоненты вроде светодиодов (LED), уплотнительных колец (o-rings) и текстолита для печатных плат сложно произвести на месте. Исследования по производству пластиков на Луне продолжаются. Водоросли из PBR потенциально могут служить биологическим сырьем для пластика, но для запуска процесса потребуется «семя» с Земли.
• Критические элементы: Углерод, азот, хлор и фосфор, необходимые для жизни водорослей и производства пластиков, на Луне относительно редки. Авторы предлагают рециркулировать сточные воды астронавтов, чтобы «замкнуть цикл» и не терять эти ценные элементы.

Гибридный подход и будущее

Авторы предлагают гибридный подход для долгосрочных миссий:

• Использовать традиционные методы ISRU (например, электролиз расплавленного реголита) для производства кислорода.
• Использовать PBR для комбинированного производства пищи и кислорода.

Обе технологии найдут применение в будущей лунной колонии. Исследования будут продолжаться, чтобы максимально эффективно использовать доступные лунные ресурсы, что приведет к усовершенствованию конструкций PBR, технологий получения лунного стекла и методов сбора водорослей.