Грибы могут помочь в создании среды обитания на Луне и Марсе

Фото из открытых источников

В будущем живые организмы, включая грибы, могут стать частью космических обитаемых модулей, построенных на Марсе и Луне. По словам архитектора Моники Брандич Липиньской из Университета Инсбрука (Австрия), они могли бы помочь использовать местные ресурсы, а также стать частью систем жизнеобеспечения.

Брандич Липиньска специализируется на архитектуре для экстремальных условий, в частности, на космической архитектуре. В Инсбрукском университете она занимается проектированием и изучением экстремальных условий. Вместе со своей командой она исследует использование живых организмов, таких как мицелий и бактериальная целлюлоза, для создания космических жилищ.

Исследование также включает использование ресурсов, доступных непосредственно на месте, таких как реголит и солнечная энергия, для производства строительных материалов. Технологии призваны выполнять структурные функции и обеспечивать жителям среды обитания психологический комфорт, например, за счет различных текстур материалов, а также поддерживать повседневные функции, такие как фильтрация воды и биосенсорика.

Брандич Липиньска говорит, что космическая архитектура требует нестандартного подхода и разработки необычных и смелых технологий. Одна из ее особенностей, по ее словам, — необходимость сочетания различных областей, некоторые из которых кажутся не связанными друг с другом. Именно отсюда и возникает идея использования биологии и биологических материалов, которые могли бы расти на месте, на Марсе или Луне.

«Работая с командой Линн Ротшильд из исследовательского центра NASA Ames, я присоединилась к проекту, посвященному изучению использования мицелия для создания баз на Луне и Марсе. Я участвовала в этом проекте в рамках своей докторской диссертации, разрабатываемой в Центре биотехнологий в строительной отрасли Ньюкаслского университета», — говорит она.

Она говорит, что НАСА разработало стратегию, при которой биологический материал помещается внутрь двойной стенки надувного жилого модуля.

«В этом пространстве организмы имеют подходящие условия для жизни, включая температуру, влажность и давление. Такие организмы могли бы, например, поддерживать систему жизнеобеспечения, например, перерабатывая биологические отходы или производя кислород», — говорит она.

В рамках своего докторского проекта, выполненного в сотрудничестве с командой НАСА, Брандич Липиньска сосредоточилась на использовании мицелия в качестве строительного материала. Она исследовала возможность сочетания мицелия с реголитом — наиболее доступным сырьем на Луне и Марсе — для создания «живых» кирпичей, минимизируя при этом количество биологического материала, необходимого для производства композита.

«Благодаря этому для строительства потребуется лишь небольшое количество биологического материала, а также можно будет использовать местные ресурсы на Марсе или Луне. Это важно, потому что мы хотим максимально сократить количество материалов, импортируемых с Земли», — говорит она.

Брандич Липиньска говорит, что гриб действует как своего рода клей, который укрепляет и стабилизирует рыхлый реголит. Кирпичики могут иметь неправильную форму и лишь слабо скрепляться друг с другом, в то время как растущий мицелий соединяет структуру в единое целое.

«Это всего лишь предварительные идеи, и до возможного строительства таких местообитаний еще далеко, но мы изучаем возможность сочетания мицелия с реголитом», — говорит она.

Она также говорит, что кирпичи придется производить и использовать в закрытой среде, например, в надувном вольере.

Во-первых, мицелию потребуются подходящие условия для роста, включая соответствующую атмосферу, давление и температуру. Исследователям также необходимо будет предотвратить проникновение земных организмов на Марс и их потенциальное загрязнение.

До сих пор команда работала с природными грибами, но существуют и другие возможности, включая генетическую модификацию.

«Сейчас все более развита область генетических модификаций. Например, мы думали об использовании гриба, обнаруженного в Чернобыле, который содержит особый тип пигмента — меланин, поглощающий ионизирующее излучение. К сожалению, в своем нынешнем виде такой гриб не сможет защитить людей от радиации, но, возможно, его свойства можно будет использовать для разработки гриба, полезного для наших структур и более устойчивого к радиации», — говорит она.

Брандич Липиньска также указывает на еще один аспект использования живых организмов: их способность адаптироваться к различным условиям окружающей среды.

«Например, на Международной космической станции были проведены испытания бактерий, продуцирующих целлюлозу. Выяснилось, что протестированные штаммы производили больше целлюлозы в присутствии космического излучения, чем на Земле. Следовательно, можно разработать организмы, которые по важным параметрам будут лучше функционировать на Марсе или Луне, чем на Земле. Например, в настоящее время мы работаем над производством целлюлозы бактериями, используя ресурсы, доступные на Марсе», — говорит она.

Однако, по ее словам, работа с биологическими материалами также создает специфические проблемы, которые часто не встречаются при использовании традиционных технологий.

«Главный риск заключается в том, что биологические системы по своей природе не обладают той же предсказуемостью, что и типичные технологии. Даже на Земле часто бывает трудно добиться стабильного поведения живых систем в постоянных условиях. Еще одна проблема — обеспечение организмов подходящими условиями жизни и питательными веществами. На Марсе или Луне это представляет собой серьезную проблему. Хотя некоторые организмы могут поддерживать жизнедеятельность человека, например, производя кислород и используя отходы, иногда они могут конкурировать с людьми за ресурсы, такие как вода», — говорит она.

Ещё один фактор — гравитация.

«Мы до конца не знаем, как будут вести себя изучаемые нами организмы в условиях гораздо меньшей гравитации, чем земная, например, на Марсе или Луне. Результаты некоторых экспериментов, проведенных на Международной космической станции, уже доступны, но нам еще многое предстоит узнать. Сейчас мы начинаем исследования в сотрудничестве с командой Анны Юрги из Вроцлавского университета науки и техники. Мы будем тестировать различные организмы в условиях имитации лунной и марсианской гравитации, а также в условиях микрогравитации, чтобы изучить их влияние на развитие и функционирование организмов», — говорит она.

Учёным ещё предстоит провести много исследований, в том числе и в космической сфере.

«В настоящее время мы изучаем различные пути развития. В первую очередь, мы хотим расширить спектр технологий, которые можно будет использовать в космической архитектуре в будущем. Мы не знаем, какие идеи будут реализованы на практике. Пока что мы проводим исследования на относительно ранней стадии», — говорит она.

Брандич Липиньска говорит, что, хотя различные эксперименты можно проводить на Земле, в том числе в симуляторах лунной или марсианской среды, эксперименты в космосе по-прежнему будут необходимы.

Первоначально это может включать в себя миниатюрные компоненты, размещенные на орбите, например, на космической станции.

«А позже, когда люди освоятся на Луне, исследования переместятся на Луну, а возможно, однажды и на Марс», — резюмирует Моника Брандич Липиньска.