«Φωτοβιοαντιδραστήρας» για παροχή αέρα και τροφής σε αστροναύτες στο διάστημα

«Φωτοβιοαντιδραστήρας» για παροχή αέρα και τροφής σε αστροναύτες στο διάστημα

NASA/Chandra X-ray Observatory Center

Chandra data (above, graph) on J0806 show that its X-rays vary with a period of 321.5 seconds, or slightly more than five minutes. This implies that the X-ray source is a binary star system where two white dwarf stars are orbiting each other (above, illustration) only 50,000 miles apart, making it one of the smallest known binary orbits in the Galaxy. According to Einstein's General Theory of Relativity, such a system should produce gravitational waves – ripples in space-time – that carry

Ένα φιλόδοξο πείραμα, που ενδεχομένως να αλλάξει δραστικά τα δεδομένα όσον αφορά στις αποστολές μακράς διαρκείας στο διάστημα λαμβάνει χώρα στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό: Στο επίκεντρό του βρίσκεται ένας γερμανικής κατασκευής «φωτοβιοαντιδραστήρας» (Photobioreactor), που χρησιμοποιεί άλγη τόσο για να μετατρέπει το διοξείδιο του άνθρακα σε οξυγόνο, όσο και για να παρέχει τροφή στους αστροναύτες.
Ο Photobioreactor έχει αποσταλεί ήδη στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό και έχει διττή λειτουργία: Στο πλαίσιο του πειράματος η άλγη μετατρέπει το διοξείδιο του άνθρακα που εκπνέουν οι αστροναύτες σε οξυγόνο, ενώ παρέχει και βρώσιμη βιομάζα μέσω φωτοσύνθεσης. Το πείραμα είναι μια πρωτοβουλία του Ινστιτούτου Διαστημικών Συστημάτων στο Universität Stuttgart και του Γερμανικού Κέντρου Αεροδιαστημικής (DLR- Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt), με την Airbus Defence and Space να κατασκευάζει τη συσκευή. Όπως υπογραμμίζει το DLR, πρόκειται για την πρώτη φορά που επιδεικνύεται ο συνδυασμός ενός βιολογικού συστήματος επεξεργασίας αέρα με άλγη και ενός φυσικοχημικού συστήματος- κάτι που είναι σημαντικό για μελλοντικά εγχειρήματα όπως η δημιουργία διαστημικών σταθμών στο μέλλον και βάσεων στη Σελήνη ή στον Άρη.
Η άλγη που ζει μέσα στον «Φωτοβιοαντιδραστήρα» ανήκει στο είδος Chlorella vulgaris, που παρουσιάζει ιδιαίτερα υψηλά επίπεδα ανθεκτικότητας και έχει αποτελέσει αντικείμενο εκτενών ερευνών στη Γη. Οι μικροί υδρόβιοι οργανισμοί στον αντιδραστήρα παράγουν οξυγόνο μέσω φωτοσύνθεσης, χρησιμοποιώντας μόνο φως και κάποιο θρεπτικό διάλυμα. Επίσης, η άλγη αυτή μπορεί να καταναλώνεται και ως τροφή: Αν και η επεξεργασία της βιομάζας δεν εξετάζεται στο πλαίσιο του εν λόγω πειράματος, ωστόσο θεωρείται πως πρόκειται για κάτι που επί της αρχής είναι εφικτό. Αυτό θα είχε ως αποτέλεσμα να χρειάζεται πολύ λιγότερος χώρος για τρόφιμα σε διαστημικές αποστολές ανεφοδιασμού: Εκτιμάται πως το 30% της τροφής ενός αστροναύτη θα μπορούσε να αντικατασταθεί από βιομάζα άλγης, πλούσια σε πρωτεΐνες.
«Με την πρώτη επίδειξη αυτής της υβριδικής προσέγγισης, είμαστε πολύ μπροστά όσον αφορά στο μέλλον των συστημάτων υποστήριξης ζωής. Φυσικά, η χρήση αυτών των συστημάτων παρουσιάζει ενδιαφέρον κυρίως για πλανητικές βάσεις ή για πολύ μακροχρόνιες αποστολές. Αλλά οι τεχνολογίες αυτές δεν θα είναι διαθέσιμες όταν τις χρειαστούμε εάν δεν τεθούν σήμερα τα θεμέλια» λέει ο Όλιβερ Άντζερερ, επικεφαλής προγράμματος για το συγκεκριμένο πείραμα στο DLR.
O αντιδραστήρας αναμένεται να βοηθήσει στην παραγωγή αέρα στον σταθμό για διάστημα έξι μηνών. Στο πλαίσιο αυτής της διαδικασίας θα υποστηρίζεται από το Advanced Closed-Loop System (ACLS). Το φυσικοχημικό αυτό σύστημα ανακύκλωσης αέρα, που κατασκευάστηκε από την Airbus, βρίσκεται στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό από τον Σεπτέμβριο του 2018, και έχει εγκατασταθεί στο εργαστήριο US Destiny του σταθμού. Είχε κατασκευαστεί για σκοπούς επίδειξης/ δοκιμής τεχνολογίας, ωστόσο εξακολουθεί να αποτελεί τμήμα του συστήματος υποστήριξης ζωής του σταθμού, παράγοντας οξυγόνο για τους αστροναύτες. Το ACLS χρησιμοποιεί μέρος του διοξειδίου του άνθρακα από τον αέρα της καμπίνας για να εξάγει μεθάνιο και νερό. Το νερό, που σχηματίζεται στο πλαίσιο αυτής της διαδικασίας, τροφοδοτείται πίσω στη διαδικασία ηλεκτρόλυσης για την παραγωγή οξυγόνου. Ωστόσο το ACLS δεν μπορεί να χρησιμοποιεί όλο το διοξείδιο του άνθρακα από τον αέρα για παραγωγή νερού. Η άλγη στον Photobioreactor επεξεργάζεται κάποιο από το διοξείδιο του άνθρακα που απομένει για την παραγωγή οξυγόνου, υποστηρίζοντας έτσι το ACLS. Με αυτόν τον τρόπο, προκύπτει ένα υβριδικό σύστημα, το PBR@ACLS- το οποίο δοκιμάζεται για πρώτη φορά υπό πραγματικές συνθήκες διαστήματος.
Προς το παρόν, η συμβολή του αντιδραστήρα στην παραγωγή οξυγόνου δεν είναι επαρκής για να καλύψει τις ημερήσιες ανάγκες ενός ανθρώπου, οπότε επί της παρούσης δοκιμάζεται στο πλαίσιο του υβριδκού συστήματος. Στο μέλλον οι αντιδραστήρες τέτοιου τύπου θα είναι πολύ μεγαλύτεροι, και θα κατασκευάζονται έτσι ώστε να καλύπτουν μέρος των εσωτερικών τοιχωμάτων ενός διαστημικού σταθμού ή πχ βάσης στη Σελήνη ή τον Άρη.