Научная фантастика часто представляет наше будущее на Марсе и других планетах, управляемых машинами, с металлическими городами и летающими автомобилями, поднимающимися над дюнами красного песка. Но реальность может быть еще более странной – и “более зеленой”. Вместо среды обитания из металла и стекла NASA исследует технологии, которые могли бы вырастить структуры из грибов, чтобы стать нашими будущими домами в других мирах, и, возможно, привести к более устойчивому образу жизни на Земле.
Проект по мико-архитектуре Центра исследований Эймса NASA в Силиконовой долине Калифорнии представляет собой прототипирование технологий, которые могут «вырастить» места обитания на Луне, Марсе и вне его, в частности, грибы и невидимые подземные нити, составляющие основную часть гриба, известную как мицелий.
«Прямо сейчас традиционные проекты среды обитания для Марса похожи на черепаху – переносить наши дома с нами за спиной – надежный план, но с огромными затратами энергии», – сказала Линн Ротшильд, главный исследователь проекта на ранней стадии. «Вместо этого мы можем использовать мицелии для выращивания этих сред обитания сами, когда доберемся туда».
В конечном счете, проект предусматривает будущее, в котором люди-исследователи смогут создать компактную среду обитания, построенную из легкого материала с бездействующими грибами, которая продлится в дальних путешествиях в такие места, как Марс. По прибытии, разворачивая эту базовую структуру и просто добавляя воду, грибы смогут вырасти вокруг этой структуры в полностью функциональную среду обитания человека – и все это при условии безопасного содержания в среде обитания, чтобы избежать загрязнения окружающей среды Марса.
Это исследование поддерживается в рамках программы NASA Innovative Advanced Concepts, известной как NIAC, и является частью области, известной как синтетическая биология – изучение того, как мы можем использовать саму жизнь в качестве технологии, в данном случае грибов. Мы очень далеки от того, чтобы вырастить полезные места обитания для Марса, но исследования на ранней стадии уже проводятся, чтобы доказать потенциал этих творческих решений. Эта работа начинается с экспериментов с грибами.
Грибы среди нас
Гриб – это группа организмов, которые производят споры и поглощают органические вещества, такие как дрожжи в хлебе или пиве, грибы в вашем салате, плесень, которая может расти, если Вы позволяете этому салату сидеть в холодильнике слишком долго или даже организму, который производит антибиотики как пенициллин.
Но часть гриба, которую вы, вероятно, не видели, это мицелий. Эти крошечные нити с высокой точностью создают сложные структуры, объединяясь в более крупные структуры, такие как грибы. При правильных условиях их можно заставить создавать новые конструкции – от материала, похожего на кожу, до строительных блоков для среды обитания на Марсе.
Жизнь на Луне и Марсе
Создание пригодного для жизни дома для будущих космонавтов означает больше, чем просто вырастить крышу над головой. Астронавты должны будут удовлетворить все свои основные потребности, как и на Земле, и столкнутся с дополнительными проблемами жизни в суровых условиях в отдаленном мире.
Проект myco-architects не может просто разработать оболочку – это проект дома. Этот дом представляет собой нечто большее, чем просто набор стен – у него есть своего рода экосистема с множеством видов организмов наряду с людьми, которых он призван защищать.
Как и астронавты, грибковый мицелий – это жизненная форма, которая должна есть и дышать. Вот тут-то и появляется цианобактерия – бактерия, которая может использовать энергию Солнца для превращения воды и углекислого газа в кислородную и грибную пищу.
Credit: 2018 Команда iGEM из Stanford-Brown-RISD
Эти элементы объединены в элегантную концепцию среды обитания с трехслойным куполом. Самый внешний слой состоит из замерзшего водяного льда, возможно, извлеченного из ресурсов на Луне или Марсе. Эта вода служит защитой от радиации и стекает ко второму слою – цианобактериям. Этот слой может поглощать эту воду и фотосинтезировать, используя внешний свет, который проходит через ледяной слой, чтобы производить кислород для астронавтов и питательные вещества для последнего слоя мицелия.
Этот последний слой мицелия – это то, что органически превращается в крепкий дом, сначала активированный для выращивания в замкнутой среде, а затем выпекаемый для уничтожения форм жизни – обеспечивая структурную целостность и предотвращая загрязнение Марса и любой микробной жизни, которая уже существует. Даже если некоторые мицелии каким-то образом сбежали, они будут генетически изменены, чтобы быть неспособными выжить вне дома.
Возвращение синтетической биологии на Землю
Но это только начало. Мицелий может быть использован для систем фильтрации воды и биомайнинга, которые могут извлекать минералы из сточных вод – еще один проект, работающий в лаборатории Ротшильдов, – а также для биолюминесцентного освещения, регулирования влажности и даже самогенерирующих сред обитания, способных к самовосстановлению. Около 40% выбросов углерода на Земле происходит от строительства, и здесь постоянно растет потребность в устойчивом и доступном жилье.
«Когда мы разрабатываем что-то для космоса, мы можем экспериментировать с новыми идеями и материалами с гораздо большей свободой, чем на Земле», – сказала Ротшильд. «И после того, как эти прототипы предназначены для других миров, мы можем вернуть их к нашему».
Суровые условия Луны и Марса потребуют новых способов жизни – выращивать дома, а не строить их, добывать минералы из сточных вод вместо камней. Но, обращаясь к элегантным системам нашего собственного мира природы, мы можем разрабатывать «зелёные» и устойчивые решения. Будь то в отдаленных мирах или на нашей собственной постоянно меняющейся Земле, грибы могут быть тем, что смело ведет нас в будущее.
Credit: NASA
Предложение Ротшильд о мико-архитектуре было выбрано для получения награды NIAC Phase I в 2018 году. Получив небольшое финансирование, Ротшильд изучила общую жизнеспособность концепции и повысила уровень готовности технологии.
NIAC – это дальновидная программа в Управлении космических технологий NASA, которая имеет потенциал для создания революционных технологий для возможных будущих космических миссий. Тем не менее, такие технологические разработки на ранней стадии никогда не могут стать настоящими миссиями NASA.
Для новостных СМИ:
Для получения дополнительной информации по этому вопросу, пожалуйста, свяжитесь с отделом новостей NASA Ames.
Изображение баннера: Исследователь держит чашку Петри, содержащую мицелий – подземные нити, составляющие основную часть гриба, – растущую в искусственной марсианской почве, также известной как марсианский реголит. Изображение предоставлено NASA/ Исследовательский центр Эймса / Линн Ротшильд