佐治亚理工学院
覆盖着蓝细菌的四个足球场大小的光生物反应器可以在火星上生产火箭燃料
学分:博科流动学习 佐治亚理工学院的研究人员开发了一个概念，可以在火星上制造火星火箭燃料，用于将未来的宇航员送回地球
生物生产过程将使用这颗红色星球的三种天然资源:二氧化碳、阳光和冷冻水
这还包括将两种微生物运送到火星
第一种是蓝细菌(藻类)，它会从火星大气中吸收二氧化碳，并利用阳光制造糖类
工程E
从地球运来的大肠杆菌会将这些糖转化为火星专用推进剂，用于火箭和其他推进装置
火星推进剂，被称为2，3-丁二醇，目前已经存在，可以由E
大肠杆菌，在地球上，被用来制造生产橡胶的聚合物
发表在《自然通讯》杂志上的一篇论文概述了这一过程
离开火星的火箭发动机目前计划使用甲烷和液氧作为燃料
这两种物质都不存在于这颗红色星球上，这意味着它们需要从地球上运输，为返回火星轨道的航天器提供动力
运输是昂贵的:运送所需的30吨甲烷和液氧估计要花费80亿美元
为了降低这一成本，美国宇航局提议使用化学催化将火星二氧化碳转化为液氧，尽管这仍然需要从地球运输甲烷
作为替代方案，佐治亚理工学院的研究人员提出了一种基于生物技术的原位资源利用(生物ISRU)策略，可以从二氧化碳中生产推进剂和液氧
研究人员表示，利用火星资源在火星上制造推进剂有助于降低任务成本
此外，生物ISRU过程产生了44吨多余的清洁氧气，这些氧气可以用于其他目的，例如支持人类定居
“二氧化碳是火星上唯一可用的资源之一
这项研究的第一作者、最近获得博士学位的尼克·克鲁耶说:“知道生物学特别擅长将二氧化碳转化为有用的产品，这使它非常适合制造火箭燃料。”
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佐治亚理工学院化学和生物分子工程学院(ChBE)的获奖者
该论文概述了这一过程，从将塑料材料运送到火星开始，这些塑料材料将被组装成占据四个足球场大小的光生物反应器
蓝细菌将通过光合作用(需要二氧化碳)在反应器中生长
在一个单独的反应器中，酶会将蓝细菌分解成糖，这些糖可以供给大肠杆菌
大肠杆菌来生产火箭推进剂
推进剂将与E分离
使用先进分离方法的大肠杆菌发酵液
该团队的研究发现，生物ISRU战略比提议的化学驱动战略(从地球运输甲烷并通过化学催化产生氧气)少使用32%的能量(但重量增加了三倍)
因为火星上的重力只有地球上的三分之一，所以研究人员在考虑潜在燃料时很有创意
该研究的对应作者、化学与生物化学学院和ChBE的副教授帕梅拉·佩拉尔塔-叶海亚说:“在火星上发射需要的能量要少得多，这让我们可以灵活地考虑不同的化学物质，这些化学物质不是为在地球上发射火箭而设计的。”
“我们开始考虑如何利用地球较低的重力和缺氧来创造与地球发射无关的解决方案
" 艺术家对火星宇航员和人类栖息地的构想
信用:礼遇:美国宇航局 “2，3-丁二醇已经存在了很长时间，但我们从未想过将其用作推进剂
经过分析和初步的实验研究，我们意识到它实际上是一个很好的候选者，”丹尼尔·古根海姆航空航天工程学院的副教授孙文婷说，他从事燃料方面的工作
佐治亚理工学院团队横跨校园
化学家、化学工程师、机械工程师和航空工程师聚集在一起，共同发展创造可行的火星燃料的想法和过程
除了克鲁耶、佩拉尔塔-叶海亚和孙，该小组还包括乔治·W·华盛顿大学的燃烧专家和副教授卡罗琳·根扎勒
伍德拉夫机械工程学院教授马修·雷拉夫和老王耀庆
ChBE研究员，工艺合成和设计专家
该团队现在正寻求进行已确定的生物和材料优化，以减轻生物ISRU工艺的重量，并使其比提议的化学工艺更轻
例如，提高蓝细菌在火星上生长的速度将减小光生物反应器的尺寸，从而显著降低从地球运输设备所需的有效载荷
“我们还需要进行实验来证明蓝细菌可以在火星条件下生长，”从事基于藻类的过程分析的Realff说
“我们需要考虑火星上太阳光谱的差异，这既是由于离太阳的距离，也是由于缺乏阳光的大气过滤
高紫外线水平会损害蓝细菌
" 佐治亚理工学院团队强调，承认两个星球之间的差异对于开发火星上ISRU生产燃料、食物和化学品的高效技术至关重要
这就是为什么他们在研究中解决生物和材料的挑战，努力为未来人类在地球以外的存在做出贡献
“佩拉尔塔-叶海亚实验室擅长为合成生物学和生物技术寻找新的令人兴奋的应用，解决令人兴奋的可持续性问题，”Kruyer补充道
“在火星上应用生物技术是利用有限的可用资源和最少的原材料的完美方式
"
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