使用细菌在火星上建立基地

点击次数:   更新时间:2020-02-10 17:21     来源:澳门威尼斯人网址

  当谈到未来太空任务的计划时,最重要的方面之一将是本地资源和自动机器人的使用。此过程称为“现场资源利用”(ISRU),它减少了任务组需要预先发送或携带的设备和资源。同时,自主机器人可以提前发送给机组人员,并为他们预先准备好一切。

  但是,可以从地球外的土壤中吸取铁,然后将其用于3D打印金属部件的细菌的细菌呢?这就是代尔夫特理工大学的博士候选人本杰明·莱纳(BenjaminLehner)提出的想法。在星期五(11月22日),他为自己的论文辩护,该论文要求对火星展开一次无任务任务,该任务将使用充满细菌的生物反应器将重膏石转化为可用的金属。

  该提案是Lehrner四年研究的结果,他在纳米技术和生物学方面都有背景,并且是在ESA和NASA的帮助下进行的。这项研究的目的是找到一种方法,通过创建一个系统来减少任务的相关成本,该系统可以创建任务栖息地,而无需人员或提前派遣补给。

  Lehner的计划要求一种无胶囊的胶囊,其中包含三个组件:流动站,生物反应器和3D打印机。流浪者负责执行收集凝灰岩的任务,将其运到生物反应器中,然后由一种称为希瓦氏菌的细菌对它进行处理。这种细菌能够将火星的go石转变为磁铁矿(铁的一种磁性氧化物),然后可以使用磁铁将其提取。

  然后3D打印机使用一种称为基于光刻的陶瓷制造(LCM)的技术将原始磁铁矿转换成用于建筑的常见金属部件(螺钉,螺母,铁板等)。该技术包括将一种原料(在这种情况下为磁铁矿粉)暴露于一种光源(激光,微波等)中,该光源融合成热浆,然后可以逐层沉积以形成所需的形状。

  在生物反应器内,细菌被喂以微藻,微藻依靠火星大气中的阳光和二氧化碳来产生养分和氧气。它们还会产生残留的有机废物,第一批进入火星的宇航员将能够提取这些废物并将其用作堆肥。最重要的是,Lehner和他的团队计算出,一个1400升(370加仑)的反应堆一年内可以产生350公斤(770磅)或磁铁矿。

  随着时间的流逝,胶囊模块及其机器人元件将能够制造建造机组人员栖息地所需的所有硬件。但是,Lehrer和他的团队预计可以将包含多个流动站的多个胶囊(配备生物反应器和3D打印机)发送到火星,以组装所有必要的材料来构建火星栖息地。

  同时,正如Lehrer解释的那样,他和他的团队将行星保护问题纳入了他们的计划:

  “3.3年后,它将产生超出胶囊内容量的铁。通过将其中一些无人模块发送到火星,我们可以在几年时间内生产大量铁。我们要防止细菌污染地球,因为这可能会阻碍在火星上寻找生命。”

  他们确定,针对后一个问题的解决方案是在胶囊的一侧配备可充气的密封腔,该腔可以安全地存储3D打印材料。这样可以确保在地球上生下来的细菌的帮助下制造的组件不会意外地接触火星环境,从而防止任何可能的污染。

  总而言之,Lehner的工艺比常规构造和其他增材制造(3D打印)技术具有许多优势。首先,为生物反应器提供动力的细菌能够繁殖,因此它们可以随着时间的推移补充其数量。它们还很轻巧,因此易于运输且价格便宜,并且能够承受高剂量的辐射。

  这个概念非常适合不久的将来的拟议任务,该任务将尝试在月球上建立可持续的人类存在,然后使用该存在将探索性任务安装到地球以外的位置(例如火星)。因此,ESA和NASA已经表示他们希望进一步发展Lehner的想法。ESA科学顾问AidanCowley博士说:

  “ISRU是我们需要开拓的一项重要技术,以使可持续的勘探成为可能。应检查所有方法,在这种情况下,本杰明的工作为此类应用的生物学过程增添了宝贵的见识。因此,谁知道呢,也许这一计划有一天会成为现实。”

  目前正在国际空间站(ISS)上研究类似的想法-一种依靠藻类提供生命支持和稳定营养供应的生物反应器。当到月球和火星的任务成为常规任务时,配备3D打印机的自动机器人将很可能成为常规功能。维护成本低且可持续的ISRU方法将大大增强这些任务。返回搜狐,查看更多

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