Чарльз Уолфорт - За пределами Земли: В поисках нового дома в Солнечной системе

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».

Даже свиньи не едят водорослей. В рамках спонсированного Обамой водорослевого проекта отходы топливного производства скармливались разнообразным животным. Рыбы и креветки чувствовали себя на такой диете неплохо. Крупный рогатый скот, овцы и куры могли стерпеть небольшую их долю в своей обычной пище. Свиньи же поеданию пищи с 5%-ной прибавкой водорослей предпочитали голод.

Конечно, технологи в итоге найдут способ сделать из водорослей что-то аппетитное, перерабатывая их химические компоненты в другие продукты. Или колонисты могут откармливать ими рыбу и креветок. Еще мы можем есть насекомых, особенно превратив их в белковый порошок, а выращивать их можно, кормя теми же водорослями. Группа китайских ученых разработала лунную пищевую систему с обширным использованием в пищу личинок шелкопряда, который быстро растет и уже является частью азиатской кухни (однако шелкопряд предпочитает питаться листьями шелковицы, так что проблема не вполне решена).

Водоросли можно не только скармливать животным, но и использовать их как среду для выращивания искусственного мяса. Над этим работает физиолог Марк Пост из Университета Маастрихта. Он создал в 2013 г. «гамбургер в пробирке» и получил международную известность. Дегустаторы, у которых взяла интер вью Би-би-си , высказались, что этот продукт «был похож на мясо» и «имел вкус гамбургера». Рестораторы вряд ли стали бы восхищаться такими отзывами, но оценка достаточно хороша для бестелесного комка тканей, выращенных из небольшого количества стволовых клеток, взятых у пары коров, которым данная процедура не принесла никакого вреда.

Марк заинтересовался этой идеей после экспериментов по выращиванию кровеносных сосудов для операции шунтирования сердца. При выращивании искусственного мяса используются те же технологии, что и при выращивании человеческих органов вне тела. Главными инновациями здесь являются лабораторные способы направления развития стволовых клеток в клетки мышечной ткани и обеспечение нагрузки, сопротивляясь которой они растут. Питаются эти клетки, будучи погруженными в питательные вещества — так называемую культурную среду.

Для того чтобы создать коммерческий продукт, команда Марка ищет способы выращивать жировые клетки и доставлять питательные вещества вглубь культуры. Первый искусственный бургер, состоявший из чистой мышечной ткани, пришлось покрасить в красный цвет свекольным соком; он был безвкусным. При питании мышечных клеток культурной средой масса достигает миллиметровой толщины или примерно 10–20 клеточных слоев, что ограничивает ассортимент продуктов гамбургерами и сосисками. Создание системы кровообращения улучшит вкус и позволит получать крупные срезы мяса, так как кровеносные сосуды будут доставлять энергию к клеткам, не соприкасающимся с культурной средой.