Что может потребоваться, чтобы накормить миллион человек на Марсе? Новое исследование, опубликованное в журнале New Space, предлагает лабораторное мясо, выращенные в туннелях зерновые и сверчковые фермы.
Наиболее практичная стратегия длительного пребывания на Марсе заключается в том, чтобы жить за счет ресурсов, которые уже существуют на Красной планете, а не полагаться на корабли снабжения с Земли. Пять основных потребляемых ресурсов, которые, по мнению исследователей, понадобятся марсианским поселениям, включают энергию, воду, кислород, строительные материалы и продовольствие, причем первыми четырьмя Марс потенциально богат.
Например, солнечная энергия, вероятно вкупе с ядерными реакторами, может помочь обеспечить энергией будущих марсиан. Лед и гидратированные минералы на Марсе являются отличными источниками чистой воды. Углекислый газ можно сравнительно легко превратить в кислород. Наконец, марсианская почва — неплохое сырье для кирпичей.
Но, с другой стороны, на Марсе нет естественной для нас пищи, и нет простого способа создать ее из какого-либо сырья на Красной планете, используя, скажем, простой химический реактор, говорят исследователи. «Пища, вероятно, будет самым сложным ресурсом, который нужно будет создавать локально на Марсе, и вы не можете просто импортировать ее, если хотите иметь самодостаточное поселение», — сказал ведущий автор исследования Кевин Кэннон, планетолог из Университета Центральной Флориды в Орландо. Учитывая эту проблему, ученые решили смоделировать, что может потребоваться для достижения радикальной цели: производства достаточного количества пищи на Марсе, чтобы накормить 1 миллион человек.
База китайского проекта C-Space в пустыне Гоби, созданная для моделирования марсианской среды.
«Мы работали с большим количеством людей, которые хотели выращивать растения в моделируемых нами почвах Марса, и это заставило нас взглянуть на то, какие исследования проводились в плане производства пищи для будущих пилотируемых миссий на Луну или Марс», — сказал Кэннон. «Оказывается, большая часть внимания была сосредоточена на очень низкокалорийных овощах, и последние инновации в производстве альтернативных источниках белка не рассматривались. Мы задали вопрос: вместо короткой миссии на Марс в стиле НАСА, что нужно, чтобы накормить город с населением в 1 миллион человек, существующий в мечтах SpaceX?»
Исследователи отметили, что выращивание сельскохозяйственных животных для производства молока и мяса не будет практичным на Марсе в ближайшем будущем из-за проблем транспортировки их через космос. В то же время они отметили, что большинство людей не хотят становиться полностью вегетарианцами. Решение проблемы? Фермы насекомых и выращенное в лаборатории мясо.
Фермы насекомых хорошо подходят для марсианской кухни, так как они обеспечивают много калорий на единицу используемой земли при относительно небольшой трате воды и корма, говорят исследователи. Сверчки, в частности, являются одним из наиболее перспективных примеров съедобных насекомых, причем мука из них потенциально подходит для многих рецептов, отметили они.
«Насекомые — это неплохое решение, если люди смогут преодолеть отвращение к ним», — сказал Кэннон.
Для тех, кто совсем не любит насекомых, существует «клеточное сельское хозяйство» — то есть производство пищи из растительных клеток, выращенных в лабораториях: это может помочь людям на Марсе есть более привычную для них еду, говорят исследователи. По их словам, теперь можно «воссоздать в пробирке» все, от водорослей до мяса и рыбы, от коровьего молока до куриных яиц. Большие суммы денег, которые инвесторы вложили в разработку этих технологий, уже снизили стоимость культивированного мясного бургера с $325 000 до $11 всего за два года.
Когда дело доходит до сельскохозяйственных культур, концепт-арты марсианских поселений обычно включает в себя теплицы, но они могут оказаться непрактичными, говорят исследователи. Поскольку Марс находится достаточно далеко от Солнца, даже на экваторе, где солнечный свет является самым сильным, количества тепла и света, которые получат растения, будут сравнимы с теми, что они получают на Аляске.
Кроме того, хотя теплицы обычно делают из прозрачных стекол, они все еще поглощают от 50 до 70 процентов солнечного света на Земле и могут блокировать еще больше на Марсе, так как там потребуется более крепкий материал, способный как удерживать тепло, так и выдерживать давление почти в одну атмосферу, ибо воздух на Красной планете намного холоднее, а давление значительно ниже, чем на Земле.
Выращивание растений в подземных туннелях уже практикуется на Земле.
Вместо этого для выращивания растений на Марсе отлично подойдут туннели, освещенные высокопроизводительными светодиодами. Дополнительно их можно будет освещать солнечным светом, собранным на поверхности и переданным по оптоволоконным кабелям, говорят исследователи.
Также возможно беспочвенное земледелие с использованием гидропонных или аэропонных систем, но эти стратегии больно ударят по весу, отправляемому на Марс, так как требуют различных лотков, насосов и резервуаров, произвести которые на Красной планете пока что нереально. Кроме того, почвенное земледелие может быть более устойчивым к болезням растений, но, с другой стороны, неорганическая марсианская грязь потребует значительной обработки, чтобы превратить ее в «живую» почву, которая может поддерживать рост растений, добавили ученые.
Предыдущие исследования показали, что ряд культур, таких как пшеница, кукуруза, соя, арахис и сладкий картофель, может оказаться особенно практичным, когда речь идет о кормлении марсианских колонистов. Генетическая модификация также может сделать растения более полезными для марсиан различными способами — например, они могут начать выделять больше кислорода или же увеличить продуктивность.
«Почти все исследования на сегодняшний день сосредоточены на выращивании растений, чтобы накормить астронавтов, но растения занимают уйму пространства, а на другой планете это означает строительство больших крытых заводов, которые нужно будет герметизировать, нагревать и освещать», — сказал Кэннон. «Если вы хотите накормить большое население на другой планете, вы должны отойти от идеи водянистых овощей и действительно подумать о колоссальном количестве энергии, воды и сырья, необходимых для производства достаточного количества калорий».
Чтобы понять, что может потребоваться для питания марсианского города с населением в 1 миллион человек, исследователи смоделировали поселение, которое растет за счет иммиграции, а также за счет рождаемости в размере 10 детей на 1000 человек в год, что характерно для развитых стран на Земле. В целом, для достижения миллиона жителей на Красной планете спустя сто лет, потребуется порядка 7000 кораблей, предлагаемых Илоном Маском, которые будут способны везти по 200 колонистов за раз, при этом за этот срок родится еще около 340 000 коренных марсиан.
Ученые подсчитали количество калорий, необходимых каждому человеку, и смоделировали землепользование с учетом рациона, который включал пшеницу, кукурузу, сладкий картофель, сверчков и выращенное в лаборатории куриное мясо. Они обнаружили, что марсианская колония из 1 миллиона человек может достичь самообеспеченности в плане продовольствия в течение 100 лет, опираясь на туннели длиной около 14 500 километров, которые могут быть уложены вертикально.
Предлагаемый исследователями марсианский рацион.
Тем не менее, колонистам понадобится огромное количество продовольствия, которое придется ввозить в промежуточный период, а для этого понадобится 54 000 загруженных доверху Falcon Heavy. Ученые отметили, что существует множество стратегий, которые могут быть использованы для значительного сокращения количества импортируемых продуктов питания, таких как увеличение темпов строительства ферм на Марсе.
Будущие исследования о том, как лучше кормить марсиан, должны быть сосредоточены на повышении урожайности сельскохозяйственных культур, разработке наиболее эффективных и вкусных видов насекомых, улучшении вкуса и текстуры культивируемого мяса, повышении эффективности светодиодного освещения, используемого для выращивания сельскохозяйственных культур, и разработке автоматизированных методов быстрого строительства герметичных экранированных помещений для размещения ферм.
«Очевидная критика заключается в том, что это все научная фантастика — пилотируемые миссии на Марс находятся в стадии планирования десятилетиями, так зачем беспокоиться о работе над этой темой сейчас?», — говорит Кэннон. «Любой, кто думает в этом направлении, должен всерьез взглянуть на то, что делает SpaceX, а ведь они уже строят и тестируют прототипы кораблей, которые отправят первых поселенцев на Марс». Поэтому «пришло время разобраться, как это сделать», добавил он.
Ученые говорят, что изучение того, как кормить марсиан, также может также помочь накормить людей на Земле. «Ограничения, наложенные Марсом — холодная и тонкая атмосфера — заставляют вас производить пищу способами, которые на самом деле более устойчивы и этичны, чем те, которые используются на Земле с помощью современных методов фабричного земледелия», — сказал Кэннон. «Таким образом, переход на «марсианскую диету» может помочь нашей планете». Ученые создали сайт, http://eatlikeamartian.org, который дает некоторую информацию о том, как это сделать.
