Новая американская лунная программа «Артемида» предполагает, что первая после «Аполлонов» высадка людей состоится в 2027 году, а уже в следующем десятилетии можно будет переходить на долгосрочное пребывание астронавтов на Луне: они смогут проводить на будущей постоянной базе долгие месяцы — примерно как сейчас на Международной космической станции.
Эта масштабная задача неизбежно приводит к размышлениям о том, что в среднем каждые два-три месяца к МКС прибывает грузовой корабль с провизией, кислородными баллонами и всеми прочими необходимыми для жизнеобеспечения ресурсами. Аналогичная организация снабжения лунной базы будет обходиться космическим державам на порядки дороже. К тому же всегда есть риск неудачной посадки корабля и потери груза.
Поэтому космические инженеры по всему миру пытаются сделать возможной хотя бы частичную самостоятельность будущих лунных экипажей в смысле жизнеобеспечения. Один из способов решения этой проблемы недавно описали специалисты из Мюнхенского технического университета (Германия) в статье для издания Acta Astronautica. Они предложили построить на Луне биореактор, который одновременно будет производить кислород и пищу. В качестве источника и того, и другого рассматривают хлореллу обыкновенную (Chlorella vulgaris) — повсеместно распространенную в пресных водоемах микроскопическую водоросль.
Она вызывает научный интерес сразу по нескольким причинам. К примеру, известна своей способностью удалять тяжелые металлы и другие загрязняющие вещества, поэтому используется для очистки сточных вод. Но несколько десятилетий назад выяснилось, что около половины всего ее сухого веса составляет белок. С тех пор в Chlorella vulgaris видят еще и как потенциальный источник пищи.
В порядке эксперимента эти водоросли разместили в прототипах лунных биореакторов двух разных конструкций. В одном заполненная ими вода находится в вертикальных стеклянных трубках, в другом — внутри плоского прямоугольного резервуара. В обоих случаях снизу подается углекислый газ. Освещение используется и солнечное, и искусственное светодиодное.
Как рассказали ученые, плоский «аквариум» оказался в несколько раз более эффективным — в нем рост водорослей ускоряется за счет вихревых потоков воды и более удачного освещения. В целом сам принцип успешно показал работоспособность в обоих случаях.
Однако перед разработчиками встал гораздо более серьезный вопрос: как на практике реализовать это на Луне? Прототипы производят в лучшем случае несколько граммов биомассы в день, а для питания каждого астронавта хотя бы в дополнение к другим продуктам нужно будет как минимум по 200 граммов. Для производства в таких масштабах понадобится «аквариум» объемом сотни или даже тысячи литров.
Вода в этом смысле еще не самая сложная проблема: в лунных полярных регионах хранятся немалые запасы водяного льда. Гораздо труднее — создание самой конструкции. Доставку с Земли подобного биореактора считают нереалистичной даже в разобранном виде.
Таким образом, единственный выход — построить его на Луне из местных ресурсов. Это означает в том числе налаживание процесса выплавки стекла из реголита и извлечение из него металлов, то есть, по сути, организацию промышленного производства на естественном спутнике нашей планеты.