Резервная технология питания на Марсе.

[Максим0]

Классическая идея колонизации Марса:

0) Доставить на Марс расходники.

1) Доставить колонистов и готовые продукты питания.

2) Колонисты строят прорву всего полезного и параллельно выращивают продукты питания в "теплице" с площадью порядка 1 км² (пониженная освещённость требует увеличенной площади).

Беда в этом подходе в его непомерной стоимости, и цена этого подхода определяется "теплицей", которую предполагается строить из привезённых материалов - поскольку невозможно её комплектующие быстро произвести на месте.

С другой стороны пока люди её не построят, они будут есть продукты питания доставленные с Земли - по 0,5 кг сухих веществ в сутки на человека. Если их 20 человек и они будут 50 лет её строить, то за это время они съедят 183 тонны обезвоженных продуктов питания - а это тоже довольно много.

Значит этот подход надо удешевлять, а для этого необходимо основную часть (пусть и не все) продуктов питания изготовить на Марсе.

Для начала я узнал что оптимальный состав продуктов питания углеводы:белки:жиры-4:1:1, причём если белки и жиры отличаются разнообразием, то углеводы в питании весьма однообразны - глюкоза, галактоза, фруктоза и продукты их конденсации между собой.

Потом почитал про исследования в области питания обнаружил, что при оптимальном аминокислотном составе питания взрослому человеку полностью достаточно 14 г. аминокислот в сутки. Также организм человека может синтезировать почти все нужные ему жиры и требует около 7 г. незаменимых жирных кислот в сутки. Если вспомнить что за сутки человеку требуется менее 1 г. витаминов и микроэлементов, то при синтезе углеводов на Марсе откроется возможность двадцатикратного снижения массы завозимых с Земли продуктов питания.

И 183 тонны за 50 лет для 20 человек сократятся до 8 тонн! 

А потому становится актуальным вопрос - как проще будет сделать на Марсе пищевые углеводы?

Пока видны такие варианты:

0) Полностью абиогенный синтез (реакция Бутлерова).

1) Синтез на ферментах доставляемых с Земли из прекурсоров полученных абиогенно на Марсе.

2) Микробиологический синтез.

При этом выяснилось что реакция Бутлерова производит больше токсичных отходов чем целевого продукта, и сложен процесс их разделения.

В микробиологическом синтезе продукт прекрасного качества, но низок энергетический КПД процесса.

А вот промежуточный путь малоисследованный - когда получаемые с высоким КПД абиогенные прекурсоры вне живой клетки на готовых ферментах переводятся в пищевые сахара.

У кого есть идеи по усовершенствованию синтеза углеводов для условий Марса?

Как усовершенствовать реакцию Бутлерова? Германатный катализ недостаточно эффективен.

Какова полная схема ферментативного синтеза пищевых сахаров?

Какие микробиологические культуры дают с высоким КПД пищевые сахара?

[ZaecЪ]

1. Выход продуктов в реакции Бутлерова зависит от наличия и типа дополнительных катализаторов — проводились эксперименты по синтезу сахаров с очень хорошим выходом и управляемостью по химической структуре продукта реакции

2. Микробиологический, точнее микроводорослевый, синтез сахаров тоже даёт хороший выход, вплоть до 20% от поглощённой энергии. Соответствующие термофильные штаммы хлореллы имеются. Кроме того, биосинтез легко корректируется и один и тот же штамм при разных питательных средах будет вам накапливать или белки, или жиры, или сахара.

[Максим0]

1. Выход продуктов в реакции Бутлерова зависит от наличия и типа дополнительных катализаторов — проводились эксперименты по синтезу сахаров с очень хорошим выходом и управляемостью по химической структуре продукта реакции

2. Микробиологический, точнее микроводорослевый, синтез сахаров тоже даёт хороший выход, вплоть до 20% от поглощённой энергии. Соответствующие термофильные штаммы хлореллы имеются. Кроме того, биосинтез легко корректируется и один и тот же штамм при разных питательных средах будет вам накапливать или белки, или жиры, или сахара.

Это прекрасно! Но где про это прочитать?

[Иван1978]

Вы насмотрелись американской фантастики. Мы не то что на Марс не можем прилететь, мы даже не можем на Луну слетать. Колонизация планет к сожалению это работа богов способных создавать жизнь пригодную для условий планеты. Для нас людей это означает колонизация роботами, но мы не разберемся в искусственном интеллекте скорее всего никогда. Простая проблема радиосвязь с Луной и Марсом. Вы не задумывались почему нет радиосвязи с Луной. Одни мечты.

[ZaecЪ]

 

Это прекрасно! Но где про это прочитать?

1. https://www.researchgate.net/publication/253007800_Possible_prebiotic_synthesis_of_monosaccharides_from_formaldehyde_in_presence_of_phosphates как пример модификации

2. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21404251

[Максим0]

1. https://www.researchgate.net/publication/253007800_Possible_prebiotic_synthesis_of_monosaccharides_from_formaldehyde_in_presence_of_phosphates как пример модификации

2. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21404251

Интересные работы... первая работа причём написана соотечественниками - попробую с ними списаться.

Правда мои опыты с конденсацией формальдегида в растворе германата калия лучше по выходу пентоз и гексоз - но они и не ставили задачу оптимизации.

Вторая работа особенно интересна тем что там крахмал на выходе, но минус в отсутствии фруктозы и галактозы.

Но в обоих случаях проблема в большом количестве побочки, причём в первом случае придётся разделять рацемат. 

А ферментативным синтезом без живых клеток кто-нибудь занимался?

[Ruslan_Sharipov]

Организуйте замкнутый цикл питания. Нужны бактерии, разлагающие выделения человека и формирующие питательную среду для других бактерий. После нескольких ступеней микробиологического преобразования всё можно вернуть на стол несчастных колонизаторов. Газообразные побочные продукты - кислород, углекислый газ, метан, аммиак, сероводород. Всё это надо собирать, отделять друг от друга и возвращать в цикл через химические синтезы.

Колонизация планет к сожалению это работа богов способных создавать жизнь пригодную для условий планеты.

Сообщаю Вам, что человека можно модифицировать хирургически для жизни в вакууме уже сейчас.

Но мы не разберемся в искусственном интеллекте скорее всего никогда.

Разберёмся. Это не очень сложно.

Вы не задумывались почему нет радиосвязи с Луной.

Тут всё просто. Радиосвязи с Луной нет, потому что не с кем связываться.

 

На счёт колонизации Марса, сообщаю Вам, что это нецелесообразно. Гораздо перспективнее организовывать 3D-поселения в открытом космосе. Вырвавшись из тесных гравитационных объятий Земли, человечеству абсолютно незачем попадать в такие же объятия другой планеты. Да и места в открытом космосе на много порядков больше, чем не Марсе.

[Velund]

Вы не задумывались почему нет радиосвязи с Луной. Одни мечты.

 

Это как это нет связи? Лично проводил связи с отражением от Луны на любительском диапазоне 23 см. И не так много надо для этого. Всего то было ватт 400 мощности и 4.5 метра парабола.

 

При этом Луна была пассивным отражателем, с очень неказистым коэффициентом отражения, и трасса - удвоенное расстояние до Луны. С расположенным на Луне корреспондентом с антенной, направленной на Землю связаться и 50 ватт передатчика будет более чем достаточно.

[Velund]

На счёт колонизации Марса, сообщаю Вам, что это нецелесообразно. Гораздо перспективнее организовывать 3D-поселения в открытом космосе. Вырвавшись из тесных гравитационных объятий Земли, человечеству абсолютно незачем попадать в такие же объятия другой планеты. Да и места в открытом космосе на много порядков больше, чем не Марсе.

 

Предложите искуственную гравитацию для таких "3D" поселений? Или все таки будем крутить "бублики"?

 

Породу человека, нормально развивающуюся в невесомости, еще предстоит не одну тысячу лет выводить. Да и стоит ли это делать?

[Максим0]

Вы насмотрелись американской фантастики. Мы не то что на Марс не можем прилететь, мы даже не можем на Луну слетать. Колонизация планет к сожалению это работа богов способных создавать жизнь пригодную для условий планеты. Для нас людей это означает колонизация роботами, но мы не разберемся в искусственном интеллекте скорее всего никогда. Простая проблема радиосвязь с Луной и Марсом. Вы не задумывались почему нет радиосвязи с Луной. Одни мечты.

На Луне вода есть только там, где гелиоэнергетика бессмысленна - и потому она непригодна для колонизации, её потолок - научная база, а Марс пригоен не только для колонизации, но и в случае решения азотной проблемы для полноценного терраформирования. Вообще лучше на Луну не отвлекаться - чтоб не увязнуть.

Накой ждать искусственный интеллект? Он луноходу был ненужен, а возле Марса крутится весьма удобный для операторов марсоходов Фобос.

Вы не задумывались почему есть радиосвязь с марсоходами?

Организуйте замкнутый цикл питания. Нужны бактерии, разлагающие выделения человека и формирующие питательную среду для других бактерий. После нескольких ступеней микробиологического преобразования всё можно вернуть на стол несчастных колонизаторов. Газообразные побочные продукты - кислород, углекислый газ, метан, аммиак, сероводород. Всё это надо собирать, отделять друг от друга и возвращать в цикл через химические синтезы.

Сообщаю Вам, что человека можно модифицировать хирургически для жизни в вакууме уже сейчас.

Разберёмся. Это не очень сложно.

Тут всё просто. Радиосвязи с Луной нет, потому что не с кем связываться.

На счёт колонизации Марса, сообщаю Вам, что это нецелесообразно. Гораздо перспективнее организовывать 3D-поселения в открытом космосе. Вырвавшись из тесных гравитационных объятий Земли, человечеству абсолютно незачем попадать в такие же объятия другой планеты. Да и места в открытом космосе на много порядков больше, чем не Марсе.

Замкнутый цикл питания до сих пор никто не смог реализовать, хотя ассигнования на его исследования измеряются миллионами баксов.

Там такие проблемы вылазят, что пока видится единственный путь - создание второй биосферы, а для неё даже купола тесны.

Хирургически модифицировать человека... я так понимаю сделать скафандр несъёмным... - Но как это поможет создать систему жизнеобеспечения с длительной автономностью?

Человечеству нужны продукты питания, огромное количество легкодоступных минеральных ресурсов и защита от космических лучей.