Uprawa domków z grzybami na Księżycu? Plan NASA pełen grzybów

Wylot w kosmos – nie mówiąc już o pozostaniu w nim – jest kosztowny i niebezpieczny. Aby wysłać pół kilograma (1 funta) materiału na Księżyc, a nawet więcej na Marsa, potrzeba około miliona dolarów. Po drodze każdy podróżujący w kosmos musi przetrwać promieniowanie, ekstremalne wahania ciśnienia i temperatury, a także przypadkowe mikrometeoryty śmigające w próżni niczym kule.

Według programu nabierającego tempa w NASA, rozwiązaniem jest hodowanie struktur grzybowych na Księżycu, a potem poza nim.

„Nie można brać desek ani cegieł” – mówi Chris Maurer, założyciel firmy szkrabniafirma architektoniczna z siedzibą w Cleveland nawiązała współpracę z NASA, aby rozwiązać tę pozaziemską zagadkę konstrukcyjną. „Więc z czego będziesz budować? A wykorzystywanie już zbudowanych siedlisk jest naprawdę drogie.”

Mówi, że koncepcja, nad którą zastanawia się większość badaczy, nazywa się ISRU – wykorzystanie zasobów in-situ – „co oznacza, że ​​budujesz z tego, co tam masz, a to, co tam masz, to być może woda i regolit (pył księżycowy) ”.

Jak się okazuje, te skromne zasoby w zupełności wystarczą, aby wyżywić niektóre gatunki grzybów, z których można następnie uformować zaskakująco wytrzymałe materiały budowlane, mocniejsze od betonu i zapewniające szereg dodatkowych korzyści.

Magia mykotektury

Próba wykorzystania takiej mikotektury – tzw Projekt Mycotecture Off Planet Structures w miejscu docelowym – otrzymał niedawno kontrakt w fazie III z NASA, co oznacza, że ​​otrzyma fundusze niezbędne do kontynuacji. Innymi słowy, grzyby idą na odstrzał.

Chociaż implikacje tej technologii grzybowej są obecnie dosłownie astronomiczne, stworzenie samego materiału jest zaskakująco proste. Mykotektura – wykorzystanie materiałów na bazie grzybów do celów konstrukcyjnych – to rosnący trend w ostatnich latach i znajduje zastosowanie we wszystkim, od sztuki po budownictwo i odpady „biocykliczne”.

Firma Maurera już zastosowała to rozwiązanie, aby stawić czoła wyzwaniom tu, na Ziemi. Na przykład w Namibii Redhouse prowadzi program, w ramach którego wykorzystuje się mykomateriały do ​​budowy domów dla uchodźców klimatycznych, jednocześnie uprawiając grzyby jadalne, aby rozwiązać problem niedoboru żywności.

Kiedy astrobiolog z NASA i liderka projektu Lynn Rothschild dowiedziała się o tych i innych myco-wysiłkach, rozpoznała ich potencjalne zastosowania w eksploracji kosmosu. Od tego czasu mikotechnologia zyskała poparcie wybitnych osobistości z NASA, takich jak geolog Jim Head, który kiedyś szkolił astronautów w ramach programu eksploracji Księżyca Apollo, oraz dowódca Apollo 15 David Scott, jeden z zaledwie 12 osób, które kiedykolwiek chodziły po Księżycu.

Na Ziemi zespół Maurera wytwarza „cegły” z myco, po prostu dostarczając różnym gatunkom grzybów materię organiczną z roślin lub odpadów budowlanych. Powstały materiał jest następnie podgrzewany i zagęszczany w bloki, które są bardziej sprężyste niż beton i wykładniczo lepsze dla środowiska.

Proces ten zostaje jednak nieco wywrócony do góry nogami, jeśli chodzi o przestrzeń kosmiczną.

„Wytrzymałość nie ma tak naprawdę znaczenia na Księżycu czy Marsie, ponieważ grawitacja jest znacznie mniejsza, a siły budujące będą skierowane na zewnątrz, ponieważ znajdujesz się w zbiorniku pod ciśnieniem” – wyjaśnia Maurer. „Zamiast grawitacji napierającej na budynek, wypychane jest powietrze, więc nie potrzebujesz dobrego materiału zapewniającego wytrzymałość na ściskanie, ale takiego, który zapewnia wytrzymałość na rozciąganie, która jest w stanie utrzymać to ciśnienie”. Innymi słowy, w kosmosie budynki nie walą się, lecz wypadają.

Plan zakłada rozpoczęcie od nadmuchiwanej formy, w której hoduje się mikomateriał przy użyciu kombinacji zarodników grzybów i alg pochodzących z Ziemi, które będą żywić się wodą i regolitem już na Księżycu.

„W ten sposób można wykorzystać odrobinę żywej biologii i składników odżywczych” – mówi Maurer – „a następnie, gdy dotrze się tam z podpowierzchniowego lodu, można dodać całe mnóstwo wody. Stanowi to około 90 procent masy ostatecznego budynku, więc większość materiałów pozyskałeś w miejscu docelowym” bez konieczności wystrzeliwania ciężkich materiałów z Ziemi.

„Od początku była to ogromna korzyść. NASA stwierdziła: „To pozwoli nam zaoszczędzić biliony dolarów, więc nam się to podoba”.

Korzyści astronomiczne

W miarę rozpoczęcia badań wkrótce odkryto więcej istotnych korzyści. Jak się okazuje, mykomateriał jest również niezwykle dobry do izolacji przed zimnem, a także ochrony przed mikrometeorytami i śmiercionośnym promieniowaniem.

„Promieniowanie jest główną przeszkodą we wszystkich misjach załogowych” – mówi Maurer. „Dlatego nie wracaliśmy od lat 70., ponieważ wysyłanie ludzi jest zbyt niebezpieczne. W tamtych czasach byliśmy dość bezczelni, ponieważ chcieliśmy pobić Sowietów na Księżyc, ale astronauci przez cały czas byli w wielkim niebezpieczeństwie”. Wyjaśnia, że ​​pojedynczy podmuch wiatru słonecznego prawie na pewno spowodowałby raka.

The melanina w grzybachOkazało się jednak, że jest bardzo skuteczny w ochronie komórek i DNA przed szkodliwym promieniowaniem elektromagnetycznym, podczas gdy mykomateriał spowalnia i rozprasza promieniowanie cząstek za pomocą mechanizmu, który nie został jeszcze ustalony. Bez względu na przyczynę Maurer twierdzi, że naukowcy z NASA odkryli, że mogą zablokować ponad 99 procent promieniowania przy zaledwie 8 cm (3 cali) materiału – to ogromna poprawa w porównaniu z regolitem, którego uzyskanie tego samego efektu zajmuje 3 metry (10 stóp). poziom ochrony.

Co więcej, szacuje się, że te struktury siedliskowe mogłyby rozwijać się dość szybko, w ciągu około 30–60 dni. Proces ten będzie polegał na wyładowaniu zapieczętowanej paczki, obejmującej toaletę i zlew kuchenny, którego wnętrze jest napełniane gazami znajdującymi się na pokładzie, gdy jego gumowa skorupa jest wypełniona wodą i mieszanką zarodników grzybów, a także glonów autotroficznych, które rosną i twardnieją zgodnie z kształt formy. Ta szybka gotowość może początkowo nie być tak ważna, ponieważ pierwsze formy konstrukcyjne zostaną wprowadzone zdalnie na długo przed pojawieniem się ludzi, ale zespół Maurera wyobraża sobie, jak można je wykorzystać do hodowli „namiotów dla szczeniąt” (małych namiotów) w ciągu kilku godzin dla osób eksplorujących pozaziemskie krajobrazy.

Chociaż testy na Ziemi dały imponujące wyniki, zawsze istnieje ryzyko, że pojawią się nieprzewidziane wyzwania, gdy koncepcja zostanie wprowadzona w ekstremalne środowisko kosmiczne.

„W ogólnym sensie” – przyznaje Rothschild – „istnieje ryzyko technologiczne. Czy konstrukcja będzie wystarczająco mocna? Czy naprawdę zapewni izolację, o której myślimy? Jakie będą właściwości materiału? Czy naprawdę będzie dobrze rosła?” NASA może nie wiedzieć, dopóki pierwsze pełnowymiarowe konstrukcje nie zostaną umieszczone na Księżycu.

Ale to wciąż kwestia co najmniej dekady. Obecnie projekt przygotowuje się do wysłania w niebo modeli potwierdzających słuszność koncepcji Stacja kosmiczna Starlab którego start przewidywany jest na rok 2028. Dzięki współpracy firm Voyager, Airbus, Virgin, Hilton oraz innych partnerów komercyjnych i rządowych Starlab stanie się główną stacją na niskiej orbicie okołoziemskiej po wycofaniu obecnej Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) na początku lat 30. XXI wieku.

Wciąż dyskutuje się, jak dokładnie będą wyglądać pierwsze pozaziemskie mikoprojekty. Według Maurera może obejmować panel wewnętrzny, „który będzie eksperymentem naukowym podczas instalacji do projektowania wnętrz”, proste meble, takie jak sofa lub krzesło, a nawet łóżko zachowujące się jak „Hotel Hilton w niebie”, które będą owijać podkłady, aby utrzymać je na miejscu w stanie nieważkości. Mniej więcej w tym samym czasie program wyśle ​​na Księżyc mały model w celu przeprowadzenia testów na miejscu, a pełnowymiarową konstrukcję ma otrzymać kilka lat później. Potem Mars.

Struktury, które budują się same

„To prawie jak science fiction” – mówi Jonathan Dessi-Olive, adiunkt w Szkole Architektury Davida R. Ravina i na Uniwersytecie Karoliny Północnej w Charlotte oraz dyrektor laboratorium MycoMatters. „Zajmują się prawdziwą biologią, aby wyobrazić sobie potencjalną przyszłość”.

Zgadza się, że właściwości samonamnażania i ekranowania przed promieniowaniem sprawiają, że grzyby idealnie nadają się do kolonizacji ubogich w zasoby i silnie napromieniowanych krajobrazów Marsa i Księżyca, tak mówi o projekcie NASA: „Pracują nad stworzeniem [structures] zasadniczo kultywują samodzielnie, poprzez współpracę wielu organizmów, co jest niezwykle ekscytujące.

„Mam nadzieję, że rząd widzi potrzebę przeprowadzenia tych badań nie tylko w kontekście eksploracji kosmosu, ale także tu, na Ziemi”.

Maurer, który jest obecnie zaangażowany w różne mikoprojekty, zarówno tutaj, jak i w niebie, twierdzi, że musiał się sporo nauczyć, zanim mógł przenieść to, co zebrał, pracując z grzybami na lądzie, do ekstremalnego środowiska kosmicznego, gdzie „budynek wypycha się na zewnątrz zamiast próbować zejść na dół”.

To już jest wystarczająco dziwne, mówi, ale należy wziąć pod uwagę także temperaturę wrzenia wody. „Bez ciśnienia, nawet w ujemnych temperaturach, woda wrze. Woda jest integralną częścią programu, dlatego ciśnienie i temperatura oraz wymiana gazów i składników odżywczych muszą być bardzo precyzyjne”.

Kręci głową i śmieje się.

„To nie jest całkiem fizyka rakietowa, ale jest blisko”.