Uzay Yemeği – İnsanlığın Bir Sonraki Öncü Dalgasını Nasıl Besleyeceğiz?

Yeni Bir Uzay Araştırma Türü

Ay'a inişin ardından onlarca yıldır süren durgunluğun ardından yeni bir uzay yarışı kızışıyor. Tetikleyici olan, SpaceX'in yeniden kullanılabilir bir roket yaratmadaki olağanüstü başarısıydı ve yörüngeye fırlatma maliyetini büyük ölçüde azalttı. En yeni fırlatma aracı Starship'in test edilmesiyle birlikte maliyetler daha da düşecek.

Kaynak: Görsel Kapitalist

SpaceX en etkileyici uzay şirketi olabilir, ancak pek çok kişi onun peşinde; hem özel hem de devlet destekli çeşitli Çin roket şirketleri de dahil.

Eş zamanlı olarak NASA ve ortakları Ay'a dönüp orada kalıcı bir üs kurmayı planlıyor; Çin ve Rusya'nın da benzer hedefleri var. Önümüzdeki on yıl içinde SpaceX, Mars'ta yürüyen ilk insanları görmeyi planlıyor.

Dolayısıyla önümüzdeki yıllarda, uzay araştırmalarının altın çağından bu yana olduğundan çok daha fazla astronot göreceğimiz neredeyse kesin. 1960'lı yılların aksine, sadece birkaç günlüğüne Ay'a gitmek ya da uzay istasyonlarında alçak Dünya yörüngesinde kalmakla yetinmeyecekler, uzayda uzak habitatlarda yaşayacaklar.

Bu, daha fazla insanın daha uzağa gitmesi ve Mars örneğinde aylarca uzaklara seyahat edilmesi anlamına geliyor. Bütün bunlar, onlara ekstra pahalı sarf malzemeleri sağlama ihtiyacını doğuruyor. Bu, astronotlara ihtiyaç duydukları şeyleri yerinde üretme yönünde tedarik etme ekonomisini çarpıtıyor. 3D baskının yedek parça temininde büyük rol oynaması muhtemel. Ve yiyeceklerin en azından kısmen yerinde yetiştirilmesi gerekecek.

Maliyetlerin yanı sıra, sahada taze yiyecek yetiştirmek, kozmik ışınlardan ve güneş fırtınalarından kaynaklanan radyasyon tehlikesini azaltmak için yararlı olan yüksek kaliteli C vitaminleri ve antioksidan açısından zengin yiyecekler sağlayarak astronotların sağlıklı kalmasına da yardımcı olacaktır.

Uzay Yemeği Prototipleri

Bu yeni bir kavram değil ve NASA ve diğer uzay ajansları onlarca yıldır bu fikirleri araştırıyor. Yine de ISS'de yer olmaması, şimdilik yalnızca pilot proje ve prototipin test edildiği ve uzayda ciddi miktarda yiyecek üretmeye yönelik mevcut bir planın olmadığı anlamına geliyor.

Test Edilen Konsept #1: Aeroponik Bitki Yetiştiriciliği

Toprak veya su olmadan bitki yetiştiren aeroponik, sıvıların ve tozun kısayollara ve yangınlara neden olabilecek ciddi sorunlar olduğu uzay istasyonları gibi ağırlıksız koşullar için benzersiz bir şekilde uygun görünen bir yöntemdir. Aeroponiğin nasıl çalıştığı ve halihazırda Dünya'da nasıl kullanıldığı hakkında daha fazla bilgiyi makalemizden okuyabilirsiniz “Aeroponics – Bilmeniz Gereken Her Şey anlayışının sonucu olarak, buzdolabında iki üç günden fazla durmayan küçük şişeler elinizin altında bulunur.

Aeroponik, rekor bir sürede ve sınırlı alanda taze ürün yetiştirmede özellikle etkilidir; bu da onu Mars'a giden bir uzay gemisinin veya yörüngedeki bir uzay istasyonunun sıkışık koşulları için ideal kılar.

Tahılların aksine, çok karmaşık pişirme gerektirmeden yemesi kolay olan patates gibi enerji açısından yoğun kök bitkileri de yetiştirebilir.

ISS'de bir prototip zaten test edildi. eXposed Kök Yörüngede Test Sistemi (XROOTS) teknoloji demo programı.

Kaynak: NASA

Benzer sistemler, Mars'a 6-18 ay gibi (itici sisteme bağlı olarak) uzun yolculuklarda astronotlar için taze ürünler yetiştirebilir. Bunlar arasında daha önce test edilen Veggie (Sebze Üretim Sistemi), Veggie PONDS ve üç tür marul, Çin lahanası, mizuna hardalı, kırmızı Rus da dahil olmak üzere çeşitli bitkileri başarıyla yetiştiren Plant Habitat-04 (PH-04) yer alabilir. lahana, zinnia çiçekleri, buğday ve biber.

Test Edilen Konsept #2: Bidonlardaki Mikroorganizmalar

Kutularda Biyolojik Araştırma (BRIC), uzayın, maya ve mikroplar gibi petri kaplarında büyüyebilecek kadar küçük organizmalar üzerindeki etkilerini inceleyen bir programdı. Ancak böyle bir yetiştirme yöntemi, Dünya'dan enerji açısından zengin substratları çalarak yenilebilir herhangi bir şeye dönüştürecektir.

Güncellenmiş bir sürüm, BRIC-LED, yiyeceklerini hazırlamak için ışığa ihtiyaç duyan bitkiler, yosunlar, algler ve siyanobakteriler gibi biyolojiyi desteklemek için ek ışık yayan diyotlar (LED'ler) kullanan en son sürümdür. Güneş panelleri veya nükleer reaktörler bu tür LED lambalara (aeroponikte kullanılanlara benzer) güç verebilir ve yerinde gıda ekimine olanak sağlayabilir.

Test Edilen Konsept #3: Şişirilebilir Uzay Seraları

NASA ayrıca Arizona Üniversitesi Kontrollü Çevre Tarım Merkezi tarafından test edilen 18 metre uzunluğunda, 7 metre genişliğinde, 3 inç çapında bir prototiple şişirilebilir hidroponik sera konseptini de geliştirdi.

Kaynak: İç Kanca

Şişirilebilir sera işlevi hidroponik prensibini takip eder; bu konuyu özel makalemizde öğrenebilirsiniz:Hidroponik – Bilmeniz Gereken Her Şey anlayışının sonucu olarak, buzdolabında iki üç günden fazla durmayan küçük şişeler elinizin altında bulunur.

Koloninin ilk adımları için katlanabilir veya şişirilebilir seralar, nakliye gemilerinde kütle ve yerden tasarruf sağlamak için muhtemelen iyi bir seçenek olacaktır.

Geleceğin Uzay Gıda Sistemleri

Uzayda gıda yetiştirme sorununu çevreye bağlı olarak birbirinden ayırmak gerekiyor; olası 3 ana durum uzay istasyonları/uzay gemileri, Ay Üsleri ve Mars üsleridir.

Bu, her ortamdaki gıda sistemlerinin olasılığını farklı şekilde şekillendirecek benzersiz kısıtlamalar yaratır.

Yörünge ve Derin Uzay

Alan ve aynı zamanda ağırlık kısıtlamaları nedeniyle (daha ağır bir gemi yakıt israfına neden olur), uzay gemilerinin ve uzay istasyonlarının tüm yiyecekleri yetiştirmesi pek mümkün değildir. Mürettebatın Dünya yörüngesindeyken ikmal yapması daha muhtemel. Ancak yeşil yapraklı sebzeler veya mikroalgler gibi sınırlı miktarda taze yiyecek yetiştiriyor olabilirler.

Mikroalgler, Mars'a giden bir geminin mürettebatını korumanın en iyi yolunun kalın bir su tabakası olduğu ortaya çıkarsa özellikle ilgi çekici olacaktır (bazı tahminler, mürettebatı kozmik etkilere karşı korumak için 1 metre derinliğinde bir su tabakasına ihtiyaç duyulacağına hükmeder). ışınları ve geçici güneş fırtınaları).

Böylece, Mars'ın yörüngesindeki her uzay gemisinin ve uzay istasyonunun, çok fazla su kullanan bir radyasyon sığınağı odasıyla donatıldığını görebiliyorduk. O zaman suyu yiyecek yetiştirmek için de kullanmak mantıklı olacaktır.

Bu tür sistemler zaten iyi anlaşılmış ve laboratuvar deneyleri için kullanılmaktadır ve BRIC-LED gibi projeler bunların uzaya ve ağırlıksızlığa nasıl uyarlanacağını göstermektedir.

Kaynak: MDPI

Bonus olarak, mevcut sınırlı hava aynı zamanda oksijen üreten bitkilerin veya alglerin de katkıda bulunabileceği kapsamlı bir geri dönüşüm gerektirir.

Ay Üsleri

Yakınlardaki Dünya'dan prefabrik modüller veya 3D baskı için malzeme getirme olanağı sayesinde, alan çok daha az endişe verici hale geliyor. Ay'da ayrıca bir miktar suyun bulunması bekleniyor, bu nedenle ekim, yörüngede ekimi başlatmak için gübrelerin üstüne tonlarca ağır sıvı getirilmesini gerektirmeyecek.

Bu, en azından nüfus yüzlerce veya binlerce olduğu sürece, tamamen özerk bir Ay üssü fikrini uygulanabilir kılıyor.

Bu aynı zamanda daha sonra Mars'ta gerekli olacak tüm gıda üretim yöntemleri için harika bir test alanı olacaktır. Bir şekilde mahsulün tamamı başarısız olursa, 3 gün uzaklıktaki Dünya'dan acil yiyecek ikmali sağlamak sorun olmayacaktır.

Ancak ay bazı açılardan benzersizdir. Gecenin çok uzun sürebilmesi, doğal ışığa dayalı kubbeli sera fikrini imkansız hale getiriyor. Aynı nedenden dolayı nükleer reaktörlerin güneş panelleri yerine güç sağlaması gerekecek.

Ayrıca kesinlikle atmosferi yoktur, bu da serbest CO2 alma olasılığını azaltır ve fazla oksijeni dengeler. Yani her Ay besin sisteminin mükemmel şekilde kapalı bir döngü olması gerekecek.

Bununla birlikte, Ay'ın yer çekimi (Dünya'nın 1/6'sı) vardır, bu da hidroponiği ve hatta akuaponik yöntemini aeroponikten daha az emek yoğun bir şekilde astronotlara ürün ve hatta et sağlamak için uygun bir seçenek haline getirir. Aquaponics'in su ürünleri yetiştiriciliği ile hidroponiği aynı sistemde nasıl karıştırabildiğini yazımızda okuyabilirsiniz "Aquaponics—Bilmeniz Gereken Her Şey".

Ay Tarımı senaryoları

Astronotlara vitamin ve moral desteği sağlamak için muhtemelen yerel olarak taze ürünler yetiştirilecek.

Kalorilerin büyük kısmının (proteinler ve karbonhidratlar) ne olacağı henüz belli değil. Sonuçta ekonomi, Ay'da yaşayanların yiyeceklerinin yalnızca bir kısmının mı yoksa tamamının mı üretileceğine karar verecek.

• Eğer onu Dünya'dan toplu olarak getirmek, devasa yetiştirme tesisleri inşa etmekten daha ucuzsa, Ay'da yalnızca taze ürünler yetiştirilecek.
• Alternatif olarak, aşırı derecede pahalı olduğu ortaya çıkarsa, yarı otomatik aeroponik patates, fasulye ve tahıl çiftlikleri, Ay üslerinin işletme maliyetlerini azaltmanın yolu olabilir.

Mars Üsleri

Mars, Dünya'dan muazzam derecede uzaktadır. Gıdanın yerel olarak üretilmesi hem ekonomik bir zorunluluk hem de güvenlik riski çözümü olacaktır.

Bu harika bir şekilde resmedildi Andy Weir'in Marslı kitabı, daha sonra Matt Damon'la birlikte mahsur kalan bir astronotun hayatta kalmak için doğaçlama patates yetiştirmeye başvurduğu bir filme uyarlandı. Karşılaştığı en büyük tehlike ise radyasyon, havasızlık ya da soğuk değil, açlıktır.

Kaynak: Modern çiftçi

Mars üslerinin amacı da Ay'ınkinden farklıdır. Nihai hedef tam teşekküllü kolonizasyondur. Yani eğer birkaç on yüz astronottan oluşan bir nüfus Dünya'nın büyük maliyetine rağmen ayakta tutulabilirse, on binlerce veya milyonlarca insan asla bunu başaramaz.

Bu, Mars'ın gıda üretiminde tamamen özerk olması gerektiği anlamına geliyor.

Ay'dakiyle aynı tür ekim mümkündür: büyük ölçekli hidroponik veya akuaponik. Ancak Mars'ın bir atmosferi ve neredeyse tam 24 saat süren bir günü olduğu için, yüzey seraları inşa etmek ve su için buz çıkarırken bitkilerin ihtiyaç duyduğu CO2'yi ince atmosferden toplamak da mümkün.

Mars'ın da, Dünya gibi, çıkarılabilecek ve yoğun tarım için gerekli olan yerel fosfor, nitrojen ve potasyum yataklarına sahip olması çok muhtemeldir.

Bu seraların ısıtılması, gübrelenmesi ve hava geçirmez olması gerekiyor ancak çok daha verimli, dayanıklı ve daha az enerji gerektiren bir tarım yöntemi sağlayacaklar.

Mars'ı Verimli Hale Getirmek

Hidroponik tarıma göre daha az makine gerektiren Mars tarımının doğrudan toprakta ekim yapması da faydalı olabilir. Bu, ekipmanı, emeği ve kaynakları diğer kullanımlar için serbest bırakacaktır.

Çözülmesi gereken sorunlardan biri, Mars toprağının (regolit) hidrojen peroksit (H2O2) açısından zengin olmasıdır. Bu oldukça oksidatif kimyasal, özellikle Mars'ta bulunan konsantrasyonlarda bitkileri ve bakterileri öldürebilir.

Neyse ki peroksit oksijen üretmek için de kullanılabilir. Bu, sayesinde kanıtlanmıştır. Mars'ta Yerinde Oksijen Kaynak Kullanımı Deneyi (MOXIE), Perseverance gezgini üzerinde test edildi. Dolayısıyla, astronotlar için oksijen üretmenin yanı sıra roket yakıtları için kullanılacak regolit "madenciliği" gelecekteki misyonlarını kolayca hayal edebiliyoruz.

Daha sonra bu işlenmiş, peroksit içermeyen regolit kullanılarak seralar için verimli toprak haline getiriliyor.

Diğer bir seçenek ise, sera kubbelerini sıcak ve hava geçirmez tutarak, alglerin, tatlı su kabuklarının ve balıkların minimum bakımla "vahşi" olarak büyüyebileceği küçük kraterlerin üzerinde yapay göletler oluşturmak olabilir.

Diğer Uzay Gıda Teknolojileri

Şu ana kadar çoğunlukla aeroponik, hidroponik, akuaponik ve kapalı seralar yoluyla gıda yetiştirmeyi tartıştık. Ancak başka seçenekler de araştırılabilir. Bunlardan biri sentetik gıdadır.

2021 olarak, Çinli bilim adamları CO6'den nişastanın (C10H5O2) yapay, hücresiz sentezi için ilk yöntemi geliştirdi. Nişastanın pirinç, mısır ve buğday gibi tahılların ana kalori bileşeni olduğu göz önüne alındığında, buna dikkat etmekte fayda var. Ve bu bakımdan Mars'ın atmosferinin %95'i CO2'dir.

Kaynak: Bilim.org

Sistem, zirkonyum bazlı bir katalizör kullandı ve mısırdaki nişasta sentezinden yaklaşık 8.5 kat daha yüksek bir sentez hızı elde etti.

Yani belki de nişastayı sürekli olarak, kelimenin tam anlamıyla yoktan havadan sentezleyen entegre ve otomatikleştirilmiş bir modül hayal edebiliriz. Bu, geleneksel tarımın yalnızca yüksek kaliteli ve vitamin açısından zengin gıdalara odaklanmasıyla, hayvan yemi veya insan temel gıdaları için gereken kalorinin büyük kısmını sağlayabilir.

Her halükarda, herhangi bir astronot Mars'a inmeden önce bu tür sistemlerin otonom olarak çalıştığını, Marslı'daki gibi bir senaryoyu önlemek için yerinde ve inişten önce büyük bir kalori deposu oluşturduğunu hayal edebiliyoruz.

Başka seçenekler de mevcuttur, özellikle proteinler (aşağıdaki Solar Foods Solein'e bakın) veya laboratuvarda yetiştirilen et veya et yerine geçen etler dahil olmak üzere diğer sentetik gıda türleri de mevcuttur. 2022'de ISS'de mantar bazlı et test edildişirket tarafından üretilen Doğanın Fynd.

Uzay Gıda Şirketleri

1. Aleph Çiftlikleri

Aleph Çiftliği büyümeyi başardı Rakia Misyonu sırasında ISS'de mikro yerçekiminde ilk kültürlü et (biftek) deneyi. Uzay kolonizasyonunun ilk aşamalarında herhangi bir hayvancılık türü imkansız olabileceğinden, et muhtemelen yalnızca bu tür yöntemle üretilecektir.

Süreci mikro yerçekiminde zaten test etmiş olan Aleph Farms, uzay gıda pazarında laboratuvarda yetiştirilen diğer et şirketlerinin çoğunun önünde yer alıyor. İsrail et ürünlerinin ticarileştirilmesine onay verdi 2024 yılında.

Şirket aynı zamanda üretim konusunda da çalışıyor. skahkaha içermeyen kolajenbirçok gıda, kozmetik ve tıbbi ürünün ana bileşenidir.

2. Güneş Enerjili Gıdalar

Bu şirket "havadan yiyecek üretmeyi" amaçlıyor. Yükseltti 8 sonunda 2023 Milyon Avro bu hedefe ulaşmak için.

Konsept, suyu oksijen ve hidrojene ayırmak için elektrik kullanmak ve hidrojenin yanı sıra atmosferik CO2 ve mineral besin maddelerini kullanarak %70 proteinden oluşan kuru bir toz üretecek mikroorganizmaları beslemektir.

Altında ticarileştirildi Solein markası9 temel amino asidin tümünü içeren bu protein kaynağı, çok yoğun bir beslenme kaynağı oluşturmak için diğer bileşenlere dahil edilebilir.

Kaynak: Güneş Enerjili Gıdalar

Şirket açıkça uzay araştırma pazarını hedefliyor. Yine de, enerjiyi proteine ​​çok verimli bir şekilde dönüştüren bir protein kaynağı sunduğundan, uzun vadede Dünya'daki gıda üretiminde de devrim yaratabileceğini öngörüyor.

“Mikropları bir bitkiyi beslediğiniz gibi besliyoruz, ancak onu sulamak ve gübrelemek yerine sadece hava ve elektrik kullanıyoruz. Mevcut sürecimizle bu, fotosentezden 20 kat (ve etten 200 kat daha fazla) verimlidir."

Solar Foods, Solein için ilk yeni gıda düzenleme onayını Eylül 2022'de Singapur Gıda Ajansı'ndan (SFA) aldı.

Uzay Yemeğine Uyarlama

Tarih boyunca gıda ekimi ve beslenmesi çevrelerine uyum sağlamak zorunda kalmıştır. Bu, Asya'daki teraslarda pirinç yetiştiren çiftçiler ve neredeyse yalnızca ete dayalı bir beslenmeye dayanan Inuit halkı için geçerliydi.

Uzay da farklı olmayacak, ancak hiçbir doğal doğurganlığa veya vahşi ekosisteme kesinlikle sahip olmama gibi benzersiz bir özelliğe sahip olacak. Bu, uzaya dayalı herhangi bir gıda üretiminin tamamen insanlar tarafından sıfırdan tasarlanan makinelere veya ekosistemlere bağlı olacağı anlamına geliyor.

Sentetik gıda veya aeroponik gibi son derece kompakt ve verimli sistemler, uzay gemileri veya havasız Ay gibi en zorlu ortamlarda muhtemelen hakim olacaktır.

Mars gibi gezegenlerde düzenli tarıma daha yakın bir şey mümkün olabilir. Doğal güneş ışığı, hava geçirmez, ısıtmalı seralarda LED ışıklar ve ultra verimli tarım sistemleriyle birlikte çalışacak.

Çoğu zaman uzay teknolojilerinde olduğu gibi, bu konseptin de Dünya üzerinde büyük bir etkisi olabilir. Günlük yaşamlarımızda zaten başlangıçta uzay için geliştirilen teknoloji kullanılıyor. su filtreleri, mikroçipler, kablosuz aletler, çizilmeye dayanıklı lensler veya duman dedektörleri.

Birkaç on yıl içinde sentetik nişasta ve proteinin, otomatikleştirilmiş aeroponik çiftliklerin ve çöl bölgelerinde ve Kuzey Kutbu'nda kurulacak ultra verimli seraların bu listeye eklenmesi mümkündür.