Ο διευθυντής του κέντρου Cary Mitchell, είπε ότι το Purdue θα βοηθήσει για να σχεδιαστεί ένα αυτοϋποστηριζόμενο περιβάλλον για τις μελλοντικές διαστημικές αποικίες. Οι κάτοικοι θα έχουν τις σοδειές τους και θα ζουν σε εσωτερικούς βιότοπους στους οποίους όλα τα απόβλητα θα ανακυκλώνονται συνεχώς και θα καθαρίζονται. Τα φυτά θα παρέχουν τα τρόφιμα και το οξυγόνο για τους ανθρώπους, τα μικρόβια θα χρησιμοποιούνται για να διασπούν τα απόβλητα, και άλλες τεχνολογίες θα απαιτούνται για να αφαιρούν τις ακαθαρσίες από τον αέρα και το νερό. «Θα υπάρξει μια αλληλεπίδραση βρόγχων, που σημαίνει ότι τα απόβλητα ενός συστήματος, χρησιμοποιούνται και υποβάλλονται σε επεξεργασία από ένα άλλο σύστημα,» είπε ο Mitchell, καθηγητής δενδροκηποκομίας στο Purdue. Σ’ αυτούς τους βιότοπους οι βιολογικοί οργανισμοί θα βοηθούν στην υποστήριξη και τη διατήρηση του περιβάλλοντος. Θα απαιτηθούν διάφορες συσκευές για την ανακύκλωση του αέρα και των ανθρώπινων απόβλητων και για να καθαρίσουν το ακάθαρτο νερό από το λούσιμο, το πλύσιμο των πιάτων και άλλες πηγές. «Είναι ότι ακριβώς τι συμβαίνει στη γη,» είπε ο Mitchell. «Αλλά για να είμαστε σίγουροι ότι αυτή η ανακύκλωση είναι αρκετά γρήγορη χρειάζονται κάποιες φυσικές και χημικές διαδικασίες που θα βοηθήσουν τα βιολογικά συστήματα». «Ίσως οι άνθρωποι να ζουν σε τέτοιες βιόσφαιρες στον Άρη ή το φεγγάρι σε μερικές δεκαετίες, πρόσθεσε ο Mitchell.
Μικροσκοπικές ελαφριές λουρίδες, όπως αυτές που δείχνει ο Cary Mitchell στο πανεπιστημιακό εργαστήριο του Purdue, μπορούν κάποια ημέρα να γίνουν πηγές ανάπτυξης για τα φυτά που καλλιεργούνται και καταναλώνονται από τους αστροναύτες κατά τη διάρκεια μακροχρόνιων διαστημικών αποστολών. Ο Mitchell, καθηγητής της δενδροκηποκομίας στο Purdue, είναι διευθυντής του ειδικευμένου κέντρου της έρευνας και της ανάπτυξης ενός οικοσυστήματος υποστήριξη ζωής.
Η Kathy Banks, μια καθηγήτρια πολιτικός μηχανικός έργων στο πανεπιστήμιο Purdue, βλέπει ένα «σύστημα βιο-μικρών αριθμών» που είναι μέρος της εργασίας της με τη NASA για την ανάπτυξη προηγμένων τεχνολογιών υποστήριξης ζωής για τις αυτοϋποστηριζόμενες διαστημικές αποικίες. Η Banks σχεδιάζει ένα ενιαίο σύστημα για την διαχείριση του αέρα και του νερού, το οποίο δεν έχει γίνει ποτέ πριν. Το σύστημά της ονομάζεται BREATHe, για την βιο-αναπαραγωγική διαχείριση των αερίων. Το σύστημα θα καθαρίζει το νερό και τον αέρα με τη χρησιμοποίηση μικροβίων.
Η μισή από την χρηματοδότηση του κέντρου θα χρησιμοποιηθεί προς την έρευνα για τη διαχείριση των αποβλήτων στο διάστημα. 20% θα χρησιμοποιηθούν για την ανάλυση συστημάτων, άλλα 20% τοις εκατό είναι καθορισμένα για την τεχνολογία τροφίμων και την παραγωγή βιομαζών, η οποία περιλαμβάνει τις συγκομιδές τροφίμων. Το υπόλοιπο 10% θα χρησιμοποιηθεί για εκπαιδευτικές δραστηριότητες. Οι συνεργαζόμενοι διευθυντές του κέντρου, πολιτικοί μηχανικοί James Alleman και Kathy Banks, θα επιτηρούν τη διαχείριση των στερεών αποβλήτων. Η Banks επίσης θα είναι επικεφαλής της έρευνας για την ανάπτυξη ενός συστήματος επεξεργασίας αέρα και νερού. Ο Joseph Pekny, καθηγητής χημικής εφαρμοσμένης μηχανικής στο Purdue, θα είναι υπεύθυνος για τον τομέα ανάλυσης συστημάτων. Ο Alleman είπε ότι η έρευνα του πανεπιστήμιου, βασίζεται στο ομαδικό πνεύμα των επιστημόνων που εργάζονται σ΄αυτή.
Η έρευνά του θα εστιαστεί σε συστήματα που αναλύουν τα ανθρώπινα στερεά και υγρά απόβλητα. Ο Alleman αναπτύσσει έναν «αεροβικό αντιδραστήρα θερμοστήλης στερεών υπολειμμάτων» (solids thermophilic aerobic reactor ή STAR), ο οποίος θα χρησιμοποιεί τα βακτηρίδια για να διαλύσει τα στερεά απόβλητα. Τα βακτηρίδια θα παράγουν τόσο πολλή θερμότητα ώστε στο εσωτερικό του αντιδραστήρα η θερμοκρασία θα φτάσει τους 90 βαθμούς Κελσίου. Επειδή τα βακτηρίδια αναπτύσσονται σε ένα καυτό περιβάλλον, θεωρούνται θερμόφιλα (thermophilic), και επειδή θα υπάρχει κυκλοφορία αέρα μέσα στον αντιδραστήρα, η διαδικασία είναι αεροβική. Ο Alleman επίσης αναπτύσσει ένα σύστημα που παγώνει τα υγρά απόβλητα αφαιρώντας το αλάτι και αφήνοντας καθαρούς κρυστάλλους νερού, αποξηραίνοντας το αλάτι. Η τεχνική καταναλώνει πολύ λιγότερη ενέργεια από αντίστοιχες προσπάθειες της NASA να καθαρίσει τα υγρά απόβλητα με βρασμό. Η Banks θα είναι επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας διαχείρισης ύδατος και αέρα και θα σχεδιάσει ένα ενιαίο σύστημα αποκαλούμενο BREATHe, για την βιο-αναπαραγωγική διαχείριση των αερίων. Το σύστημα θα καθαρίζει και το νερό και τον αέρα χρησιμοποιώντας μικρόβια. Το σύστημα χρησιμοποιεί τα ζελατινοειδή υμένια γεμάτα μικρόβια ή αλλιώς biofilms για να καθαρίσει τον αέρα και το αποκαλούμενο «γκρίζο νερό» δηλ το ακάθαρτο νερό από το λούσιμο, το πλύσιμο των πιάτων και παρόμοιες χρήσεις. «Όποιος έχει περπατήσει κατά μήκος ενός ποταμού και έχει παραπατήσει στους γλιστερούς βράχους, έχει πατήσει πάνω σε ένα από αυτά τα υμένια» λέει η Banks. Σ’ αυτή τη ζελατινοειδή μάζα τα μικρόβια ζουν, εκκρίνοντας ένα πολυμερές, και αναπτύσσονται δημιουργώντας αυτή τη γλοιώδη ουσία που τους επιτρέπει να κολλάνε στις διάφορες επιφάνειες. Η ομάδα της Banks θα καλλιεργήσει συγκεκριμένα υμένια σε πλαστικές κυρίως σφαιρικές κατασκευές που από μέσα θα περνά το νερό και ο αέρας. «Τα μικρόβια θα φάνε, καθαρίζοντας το μολυσμένο νερό και τον αέρα». Λέει η Banks. Πριν το νερό και ο αέρας μπορέσουν να χρησιμοποιηθούν, θα περάσουν από ένα ακόμα στάδιο καθαρισμού που θα χρησιμοποιεί την υπεριώδη ακτινοβολία. «Η διατροφή των «αποίκων» θα βασίζεται κυρίως σε λαχανικά» λέει ο Mitchell. «Πρόκειται να υπάρξουν πολλά απόβλητα όπως ρίζες, μίσχοι, φύλλα, πράγματα που δεν τρώγονται. Τα μικρόβια θα τα αφομοιώσουν με τα φυσικά ένζυμα»
Τα απόβλητα που μένουν θα αλέθονται και θα δίνονται ως τροφή στα εκτρεφόμενα ψάρια που θα εμπλουτίζουν την διατροφή με μικρές αλλά πολύ σημαντικές ποσότητες πρωτεΐνης, που είναι απαραίτητη για την βελτίωση της ψυχολογικής κατάστασης των ανθρώπων που ζουν για μεγάλες χρονικές περιόδους σε περιορισμένο χώρο στο διαστημα. «Η διαστημική διατροφή μπορεί να έχει μεγαλύτερη ποικιλία από ότι μερικοί φαντάζονται», είπε ο Mitchell, ο οποίος εκτός από την διεύθυνση του κέντρου θα είναι υπεύθυνος για την έρευνα παραγωγής τροφίμων. Οι άνθρωποι που ζουν στο διάστημα θα μπορούν να καλλιεργούν διάφορα προϊόντα, συμπεριλαμβανομένων των οσπρίων όπως ο αρακάς και είδη φασολιών, φιστίκια και σόγια, καθώς και δημητριακά όπως σιτάρι και ρύζι. «Ένας σημαντικός παράγοντας στη χορτοφαγία είναι ο συνδυασμός οσπρίων και δημητριακών», είπε ο Mitchell. «Τα όσπρια και τα δημητριακά έχουν έλλειψη συγκεκριμένων αμινοξέων, αλλά εάν συνδυαστούν, δίνουν μια πρωτεΐνη που είναι αρκετά καλή». Οι διαστημικοί αγρότες θα καλλιεργήσουν και άλλα τρόφιμα όπως χόρτα, πατάτες, ντομάτες και μαρούλι.
Με την βαρύτητα στη Σελήνη να είναι το 1/6 από αυτή της Γης, και του Άρη λίγο μεγαλύτερη από το 1/3 της Γης, πολλά είναι τα ερωτήματα που προκύπτουν:
Πως θα γίνει η αποθήκευση των τροφίμων, έτσι ώστε να μην αλλοιωθούν ή μολυνθούν?
Πως θα υλοποιηθούν οι υδροπονικές καλλιέργειες, λόγω της έλλειψης χώματος, σε περιβάλλον μειωμένης βαρύτητας?
Πόση έκταση χρειάζεται για καλλιέργειες που θα είναι αρκετές για εξαμελές πλήρωμα στον Άρη?
Σύμφωνα με τον Mitchell, «Δεδομένου ότι οι σοδειές θα κταναλώνουν το οξυγόνο που οι άνθρωποι πρέπει να αναπνεύσουν, δεν είναι δυνατό όλες τις συγκομιδές που ωριμάζουν ταυτόχρονα. Όταν το σιτάρι γίνεται καφέ σταματά η φωτοσύνθεση και η παραγωγή οξυγόνου. Έτσι πρέπει να είναι προγραμματισμένα όλα. Πρέπει να υπάρχουν οι καμπύλες αύξησης, πρότυπα για κάθε σοδειά, και να προγραμματίζονται έτσι ώστε να υπάρχει συνέχεια ένα ελάχιστο ποσό οξυγόνου και μια ισορροπημένη διατροφή.
www.topeiraxtiri.gr