Το 2017, ο Έλον Μασκ παρουσίασε τα μεγάλα σαρωτικά σχέδιά του για το μέλλον της SpaceX, της εταιρείας που θα μετέφερε την ανθρωπότητα στον Άρη. Για δεκαετίες, δεκάδες χιλιάδες πτήσεις Starship θα μετέφεραν ένα εκατομμύριο ανθρώπινα όντα στην επιφάνεια του Κόκκινου Πλανήτη, το ελάχιστο που ο Musk αναμένει ότι θα χρειαστεί για τη δημιουργία ενός αυτοσυντηρούμενου πολιτισμού.
Ο αριθμός των λεπτομερειών σε μια προσπάθεια όπως αυτή είναι συγκλονιστικός. Τι γίνεται με τη μειωμένη βαρύτητα, την έκθεση στην ακτινοβολία και την διαστημική τρέλα; Τι γίνεται με τις πτήσεις επιστροφής; Ανταλλακτικά? Οικοδομικά υλικά?
Τι θα φάνε όλοι;
Από όλες τις τεχνολογίες που θα πρέπει να κατακτήσουμε για να ζήσει οποιοσδήποτε στον Άρη, πόσο μάλλον ένα εκατομμύριο ανθρώπινα όντα, το φαγητό μπορεί να είναι στην πραγματικότητα μια από τις μεγαλύτερες προκλήσεις.
Αυτό συμβαίνει επειδή ο Άρης δεν φέρνει σχεδόν τίποτα στο τραπέζι όταν πρόκειται να αυξήσει την τεράστια ποσότητα τροφής που χρειάζονται οι άνθρωποι. Δεν πιστεύουμε ότι υπάρχουν αυτόχθονα φυτά και ζώα και η Γη δεν μπορεί να συνεχίσει να τροφοδοτεί για πάντα μια αποικία του Άρη με πακέτα φροντίδας από το σπίτι. Αυτό ανατρέπει την όλη ιδέα της αυτάρκειας.
Οι Αρειανοί θα χρειαστεί να παράγουν την τροφή τους τοπικά. Και αυτό σημαίνει να εκμεταλλεύονται ό,τι έχουν στη διάθεσή τους στον Κόκκινο Πλανήτη, χρησιμοποιώντας την πιο πρόσφατη τεχνολογία παραγωγής τροφίμων για να κρατούν τους πάντες χορτάτους.
Θα φτάσουν όμως το ένα εκατομμύριο άτομα;
Πάντα υποθέταμε ότι οι αστροναύτες που εργάζονται στον Άρη θα τρέφονταν καλλιεργώντας γήινες καλλιέργειες σε συνθήκες προσομοίωσης της Γης. Αλλά αυτό απαιτεί πολλή ενέργεια, χώρο και υλικά. Μπορεί να μην είναι απαραίτητο. Η εικονογράφηση ενός καλλιτέχνη ενός θερμοκηπίου στον Άρη. Πίστωση εικόνας: SAIC
Σε μια νέα εργασία που δημοσιεύτηκε στο περιοδικόΝέος Χώροςπου ονομάζεται ' Ταΐζοντας ένα εκατομμύριο ανθρώπους στον Άρη ”, ο Kevin M Cannon και ο Daniel T. Britt παρέχουν μια επισκόπηση των τεχνολογιών που θα χρειαστεί να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή τροφίμων στον Άρη και ποιοι θα είναι οι περιορισμοί τους.
Προφανώς δεν μπορείτε να καλλιεργήσετε φυτά ακριβώς στην επιφάνεια του Άρη, το παγωμένο κρύο και η χαμηλή ατμοσφαιρική πίεση θα εξαφάνιζαν ένα φυτό προτού προλάβει να φυτρώσει από έναν σπόρο. Δεν υπάρχει χρησιμοποιήσιμο οργανικό υλικό στον Αρειανό ρεγόλιθο και το ανώτερο στρώμα περιέχει ακόμη και τοξικά υπερχλωρικά.
Η παραδοσιακή ιδέα είναι ότι οι αρειανοί κηπουροί θα καλλιεργούν τις καλλιέργειές τους σε γιγάντια θερμοκήπια, ξεκινώντας φυτά στον ρεγόλιθο με πρόσθετο οργανικό υλικό. Έχετε δει τον Αρειανό, ξέρετε τι περιγράφω.
Το πρωτότυπο θερμοκήπιο σχεδιάζεται για να παρέχει στους αστροναύτες μια συνεχή χορτοφαγική διατροφή. Εικόνα: Πανεπιστήμιο της Αριζόνα.
Και θα πρέπει να είναι σχετικά απλό να πλένετε τον ρεγόλιθο για να αφαιρέσετε τα υπερχλωρικά.
Αλλά σύμφωνα με τους Cannon και Britt, αυτό μάλλον δεν θα συμβεί στην αρχή. Τα φυτά του Άρη δεν θα αγγίξουν τον ρεγόλιθο. Αντίθετα, θα καλλιεργηθούν υδροπονικά σε διαλύματα πλούσια σε θρεπτικά συστατικά χρησιμοποιώντας προμήθειες που φέρονται από τη Γη.
Επιτρέψτε μου να σας δείξω ένα συγκεκριμένο παράδειγμα για το πώς μπορεί να μοιάζει αυτό.
Ένα από τα πιο εχθρικά μέρη στη Γη για την ανθρώπινη ζωή είναι η Ανταρκτική, αλλά το 2018, επιστήμονες στο σταθμό Neumayer II της Γερμανίας στην Ανταρκτική συγκέντρωσαν μια τεράστια σοδειά λαχανικών που καλλιεργήθηκαν πλήρως υδροπονικά.
EDEN ISS υπό κατασκευή στην Ανταρκτική. Πίστωση: DLR
Μεγαλώθηκαν στο EDEN ISS θερμοκήπιο, το οποίο είναι ένα πλήρως αυτόνομο περιβάλλον καλλιέργειας με φώτα ανάπτυξης LED, υδροπονικά θρεπτικά συστατικά και ατμοσφαιρικό έλεγχο.
Σε διάστημα 9,5 μηνών , κατάφεραν να παράγουν 268 κιλά τροφής χρησιμοποιώντας μόνο 12,5 τετραγωνικά μέτρα χώρου. Κατάφεραν να καλλιεργήσουν αγγούρια, μαρούλια και ντομάτες με τόσο καλή γεύση όσο αυτό που θα μπορούσατε να καλλιεργήσετε στον κήπο σας.
Ένα άτομο χρειαζόταν κατά μέσο όρο 3-4 ώρες την ημέρα προσπάθεια για την ανάπτυξη των φυτών.
Δίσκοι καλλιέργειας μέσα στο EDEN ISS. Πίστωση: DLR
Δεν υπάρχει λόγος να πιστεύουμε ότι αυτή η τεχνική δεν θα λειτουργούσε στον Άρη, αν και η διαχείριση της ατμόσφαιρας θα ήταν πιο δύσκολη αφού δεν μπορείτε απλώς να ανοίξετε ένα παράθυρο όταν έχει λίγο πολύ υγρασία στο θερμοκήπιό σας.
Ανησυχείτε για τη χαμηλή βαρύτητα; Γνωρίζουμε ήδη ότι είναι δυνατό να αναπτυχθούν φυτά στο διάστημα. Υπάρχει ένα πείραμα στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό που ονομάζεται Σύστημα ανάπτυξης φυτών λαχανικών , το οποίο εγκαταστάθηκε τον Μάιο του 2016.
Οι αστροναύτες της NASA Kjell Lindgren (κέντρο) και Scott Kelly (δεξιά) και Kimiya Yui (αριστερά) από την Ιαπωνία καταναλώνουν τρόφιμα που καλλιεργούνται στο διάστημα για πρώτη φορά, από το σύστημα ανάπτυξης φυτών Veggie στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό τον Αύγουστο του 2015. Πιστώσεις: NASA TV
Αυτό το μικρό θερμοκήπιο περιέχει τρεις διαφορετικούς τύπους μαρουλιού, που καλλιεργούνται σε υδροπονικό μέσο με φώτα ανάπτυξης LED. Οι αστροναύτες μαζεύουν τακτικά το μαρούλι και φτιάχνουν σαλάτες χρησιμοποιώντας ντρέσινγκ που στέλνεται από τη Γη.
Μια κλιμακούμενη έκδοση ονομάζεται το Προηγμένος βιότοπος φυτών , που είναι ένας θάλαμος ανάπτυξης στο μέγεθος ενός μίνι ψυγείου. Έχει σχεδιαστεί για να ελέγχει πώς ανταποκρίνονται διαφορετικά φυτά στη μικροβαρύτητα και είναι σχεδόν εξ ολοκλήρου αυτόνομο, ρυθμίζοντας τη θερμοκρασία, τα θρεπτικά συστατικά και το νερό.
Πρόσφατα το σύστημα χρησιμοποιήθηκε για την καλλιέργεια νάνου σίτου σε μικροβαρύτητα και φαινόταν αρκετά φυσιολογικό.
Νάνος σίτος που αναπτύσσεται στον προηγμένο βιότοπο των φυτών. Πίστωση: NASA
Ποια φυτά πρέπει να καλλιεργήσετε όταν μπορείτε να αρχίσετε να καλλιεργείτε στον Αρειανό ρηγόλιθο; Ο Edward Guinan, καθηγητής στο Villanova πραγματοποίησε πρόσφατα ένα πείραμα με το προπτυχιακό του μάθημα αστροβιολογίας που ονομάζεται The Red Thumbs: Mars Garden Project .
Δοκίμασαν πόσο καλά θα αναπτυχθούν διαφορετικά φυτά σε προσομοιωμένο αρειανό ρηγόλιθο και, το πιο σημαντικό, πώς έχουν τη γεύση τους; Αποδεικνύεται ότι το κριθάρι, ο βασιλικός, το λάχανο, ο λυκίσκος, τα κρεμμύδια, το σκόρδο, το μαρούλι, οι γλυκοπατάτες και ο δυόσμος τα πήγαν καλά.
Επιτρέψτε μου να επαναλάβω για να είναι ξεκάθαρο. ο λυκίσκος και το κριθάρι που καλλιεργούνται στον Άρη, έχουν εξίσου ωραία γεύση με όταν καλλιεργούνται στη Γη. Θα πιω μια αρειανή μπύρα.
Εντάξει, τι άλλο υπάρχει στο μενού για τον Άρη;
Σύμφωνα με το έγγραφο που ανέφερα νωρίτερα, ο Cannon και ο Britt προτείνουν να παίρνουμε την πρωτεΐνη μας από φυτά, καθώς και από γρύλους. Είναι γεμάτα με πρωτεΐνες, αλλά είναι πιο εύκολο να καλλιεργηθούν από ένα κοπάδι βοοειδών, και υπάρχουν πολλές εταιρείες εδώ στη Γη που θα ήταν χαίρομαι που σας πουλάω γρύλους σχεδόν σε οποιαδήποτε βρώσιμη μορφή μπορείτε να φανταστείτε.
Υπάρχουν επίσης μερικές απίστευτες εξελίξεις καλλιεργημένο κρέας , με βιοαντιδραστήρες που παράγουν μοσχαρίσια μπιφτέκια και κοτόπουλο που δεν έχουν ξαναπάει σε ζώο.
Ο Cannon και η Britt δημιούργησαν ένα μοντέλο για να προσομοιώσουν τις ανάγκες σε τρόφιμα ενός πληθυσμού στον Άρη που αυξάνεται σε ένα εκατομμύριο άτομα κατά τη διάρκεια 100 γήινων ετών. Υπέθεσαν ότι οι άποικοι θα έφταναν 150 κάθε φορά με πυραύλους από τη Γη, και συνυπολογίστηκαν στα φυσικά ποσοστά γεννήσεων και θανάτων. Υπέθεσαν επίσης ότι θα υπήρχαν υγιείς γεννήσεις στον Άρη και μια φυσική αύξηση στον τοπικό πληθυσμό.
Υπολόγισαν ότι θα χρειάζονταν σχεδόν 200.000 πλοία ανεφοδιασμού αν δεν καλλιεργούνταν τρόφιμα στον Άρη για να τρέφονται οι κάτοικοι. Αλλά αν μπορούσαν να κάνουν τις τοπικές τους δραστηριότητες τροφίμων, αυτός ο αριθμός θα έπεφτε σε λίγο περισσότερα από 50.000 πλοία ανεφοδιασμού σε όλα τα 100 χρόνια.
Εικονογράφηση καλλιτέχνη ενός αστρόπλοιου SpaceX που προσγειώνεται στον Άρη. Πίστωση: SpaceX
Θα μπορούσαν να φτάσουν σε αυτάρκεια μέσα σε 40 χρόνια, εάν αφιερωνόταν περισσότερη εργασία για τη γεωργία, με τα φορτηγά πλοία να μεταφέρουν περισσότερα γεωργικά εφόδια. Αυτό σημαίνει λιγότερο φαγητό και περισσότερο εξοπλισμό υδροπονίας και φώτα ανάπτυξης, αλλά με την πάροδο του χρόνου τα πλεονεκτήματα προστίθενται πραγματικά. Θα χρειάζονταν μόνο 6.500 παραδόσεις τροφίμων.
Και αν όλοι έστρεφαν όλες τις προσπάθειές τους στην παραγωγή τροφίμων, θα μπορούσαν να φτάσουν σε πλήρη αυτάρκεια μέσα σε περίπου 20 χρόνια, με μόνο 209 παραδόσεις τροφίμων.
Με κάθε άτομο να απαιτεί 46 τετραγωνικά μέτρα γης, ο χώρος ανάπτυξης θα κατέληγε να απαιτεί 46 τετραγωνικά χιλιόμετρα. Αυτό θα μπορούσε να γίνει σε σήραγγες πλάτους περίπου 4 μέτρων. 14.500 χιλιόμετρα τούνελ.
Μηχανή διάτρησης της Boring Company. Πίστωση: Boring Company
Απίστευτα, ένα single Boring Company Το μηχάνημα διάνοιξης σήραγγας θα μπορούσε να κατασκευάσει όλες αυτές τις σήραγγες, εάν χρειαζόταν, κατά τη διάρκεια 53 ετών.
Θέλετε να είστε ένα από τα άτομα που ταξιδεύουν στον Άρη, αλλά η πτήση σας Starship δεν έχει κλείσει ακόμα; Καλά νέα, μπορείτε να προσαρμόσετε τη διατροφή σας αμέσως. Οι ερευνητές έχουν έναν συνοδευτικό ιστότοπο που ονομάζεται Φάτε σαν Αρειανός , με έναν δωρεάν οδηγό που θα σας επιτρέψει να φάτε τα είδη φρούτων λαχανικών, προϊόντων εντόμων και καλλιεργούμενων κρεάτων που θα αποτελέσουν τη βάση μιας αρειανής δίαιτας.
Αν και είναι επί του παρόντος επιστημονική φαντασία να φανταστούμε μια μόνιμη ανθρώπινη αποικία στον Άρη, οι βελτιώσεις στην τεχνολογία έχουν έναν τρόπο να κάνουν την επιστημονική φαντασία τελικά να γίνει πραγματικότητα.
Και ακόμα κι αν αποδειχτεί ότι ο Άρης δεν είναι εξαιρετικό μέρος για να ζεις, αυτές οι ίδιες τεχνολογίες θα απαιτηθούν για οποιαδήποτε αυτοσυντηρούμενη αποικία, είτε είναι στη Σελήνη, είτε σε αστεροειδή είτε σε διαστημικούς σταθμούς τεχνητής βαρύτητας στη Γη-Σελήνη Σημεία Lagrange.
Στην πραγματικότητα, αυτές οι τεχνολογίες θα μας βοηθήσουν να τροφοδοτήσουμε τους ανθρώπους που ήδη ζουν εδώ στη Γη, προκαλώντας μικρότερο αντίκτυπο στο περιβάλλον.
Ό,τι κι αν συμβεί, θα πρέπει να κυριαρχήσουμε στην τεχνολογία παραγωγής τροφίμων, σε οποιοδήποτε περιβάλλον.