لا توجد متاجر بقالة على المريخ
لا توجد متاجر بقالة على المريخ، وإعادة الإمداد من الأرض تستغرق عدة أشهر. مهما كانت كمية الطعام التي قد يحملها رواد الفضاء المستقبليون إلى الكوكب الأحمر، سيتعين عليهم في النهاية إنتاج بعض الطعام بأنفسهم في بيئة غير مضيافة. سواء اختاروا زراعة البطاطس كما فعل شخصية مات ديمون في فيلم “المريخي” عام 2015، يبقى أن نرى. لكن قد يكون لديهم خيار أكثر تقدمًا علميًا.
إنشاء البروتين من الهواء
هذا هو الهدف من شراكة بين وكالة الفضاء الأوروبية وشركة Solar Foods، التي تأسست من برنامج بحث علمي قبل أقل من عقد من الزمن. افتتحت Solar Foods أول منشأة إنتاج كبيرة لها في عام 2024.
المشروع، الذي أطلق عليه اسم HOBI-WAN (لـ “بكتيريا مؤكسدة للهيدروجين في انعدام الوزن كمصدر للتغذية”) في إشارة إلى أفلام “حرب النجوم”، هو نسخة فضائية من عملية تعمل عليها Solar Foods بالفعل هنا على الأرض. تتضمن هذه الجهود زراعة البكتيريا في حوض مع الماء والهواء والمواد المغذية، ثم تجفيف البكتيريا وتحويلها إلى مسحوق بروتين يسمى Solein للاستهلاك البشري.
خطوة رئيسية تالية ستكون اختبار إنتاج Solein على محطة الفضاء الدولية.
“توفير إمدادات غذائية مستدامة ومغذية تلبي احتياجات الطاقة للطاقم هو أحد أكبر التحديات في استكشاف الفضاء البشري خارج مدار الأرض المنخفض”، قالت وكالة الفضاء الأوروبية في مدونة.
من البكتيريا إلى البروتين
الهدف المركزي من مشروع HOBI-WAN هو تحديد ما إذا كان يمكن إنتاج مسحوق البروتين الغني في ظروف انعدام الوزن. العملية معقدة، لكنها ستسمح للطبيعة بأن تأخذ مجراها.
“تنتج Solar Foods Solein من خلال عملية تسمى تخمير الغاز”، يقول أرتو لوكانين، نائب رئيس الشركة للفضاء والدفاع. وتقول هذه العملية إنها تخلق كائنات وحيدة الخلية تتغذى على غاز الهيدروجين وتستخدمه لتخزين الكربون. بعد ذلك، تُغذى البكتيريا بـ “معادن الحياة” باستخدام الأمونيا كمصدر للنيتروجين والهيدروجين.
تدخل جميع المكونات إلى مفاعل حيوي مع الماء والغازات التي تُضخ “مثل جهاز SodaStream كبير”، كما يقول لوكانين. وهذا يوفر للبكتيريا البيئة المناسبة للتكاثر، وهو ما يحدث بسرعة كبيرة. بمجرد أن تتكاثر البكتيريا إلى كمية كافية، يتم حصادها. يتم الاحتفاظ ببعضها لبدء الجولة التالية في المفاعل الحيوي، بينما يتم تجفيف الباقي وتعقيمه.
تشكل هذه البكتيريا المجففة والمعقمة منتج Solein، الذي يتكون من 78% بروتين، و6% دهون (معظمها غير مشبعة)، و10% ألياف غذائية، و2% كربوهيدرات، و4% مغذيات معدنية. يقول لوكانين إن المسحوق يمكن أن يُنكه بطرق عديدة ويعطي “نكهة خفيفة جدًا من أومامي”.
كيفية صنع البروتين في الفضاء
سيكون إنتاج Solein أكثر صعوبة في الفضاء. البيئة الخالية من الوزن، بالإضافة إلى سعة الحمولة المحدودة والمساحة المتاحة للمفاعل الحيوي، تضيف تحديات تعتقد وكالة الفضاء الأوروبية وشركة Solar Foods أنه يمكنهما حلها.
“[الاختلاف الرئيسي في التجربة على متن محطة الفضاء الدولية هو عدم وجود الجاذبية، مما يعني عدم وجود طفو، مما يغير بشكل كبير كيفية تصرف السوائل والغازات”، يقول لوكانين. التحدي الآخر هو المساحة المحدودة. تستخدم Solar Foods مفاعلات حيوية يمكن أن تحتوي على 20,000 لتر أو أكثر، بينما سيكون المفاعل الحيوي المتجه إلى محطة الفضاء الدولية أصغر بكثير – “بضع عشرات من اللترات”.
ستكون هناك خطوات إضافية مطلوبة لضمان سلامة الغاز، ومراقبة العملية، وضمان الجودة، وقابلية الصيانة، حيث لن يكون هناك مهندسون حيويون على متن الطائرة لمراقبة العملية. المنتج الذي يُصنع في الفضاء أيضًا لن يُجفف إلى مسحوق، على الأقل ليس في محطة الفضاء الدولية. في حالة حدوث تسرب، لن يكون من المثالي أن يكون هناك سحابة من المسحوق تطفو في بيئة خالية من الجاذبية.
لذا، في الفضاء، من المحتمل أن يتم تقديم Solein كمعجون.
إعادة التدوير في الفضاء
العامل الكبير الأخير هو المكونات. سيتعين تعديلها لتناسب نقص الموارد المتاحة في رحلة فضائية طويلة الأمد. كانت إعادة التدوير عنصرًا رئيسيًا في العيش في الفضاء، وسيكون ذلك صحيحًا أيضًا في إنتاج Solein.
هذا يعني استخدام ثاني أكسيد الكربون من تنفس الطاقم وإعادة تدوير غاز الهيدروجين الناتج عندما تستخدم محطة الفضاء الدولية التحليل الكهربائي لتحويل الماء إلى أكسجين للطاقم. على الأرض، يتطلب صنع Solein الكثير من الماء.
ستكون هناك أيضًا بدائل، مثل استخدام اليوريا بدلاً من الأمونيا، حيث ستكون الأمونيا خطرة في حالة حدوث حادث. لكن هذا لا يعني أن رواد الفضاء سيستخدمون البول.
