Реактор будущего: солнечный свет и бактерии помогут людям выжить на Марсе

Когда человечество наконец отправится на Марс, одной из главных задач станет производство жизненно важных ресурсов — топлива, пластика и медикаментов — без необходимости их постоянной доставки с Земли. Одним из возможных решений этой проблемы может стать технология, использующая углекислый газ, содержащийся в атмосфере Красной планеты.

Реактор будущего: энергия солнца и сила бактерий

Учёные из Калифорнийского университета в Беркли разработали инновационный реактор, способный преобразовывать CO₂ в органические соединения. Его работа основана на принципе фотосинтеза, но вместо растений используются нанотехнологии и бактерии.

В основе системы — лес из кремниевых нанопроволок толщиной в сотую долю человеческого волоса. Эти нанопроволоки действуют как солнечные коллекторы, поглощая свет и генерируя электроны.

Они передают энергию бактериям Sporomusa ovata, которые затем превращают углекислый газ и воду в ацетат — ценный строительный материал для органических соединений. Побочным продуктом становится кислород, что особенно важно для создания пригодной для дыхания атмосферы на Марсе.

"Эти кремниевые нанопроволоки по сути похожи на антенны. Они улавливают солнечные фотоны, как обычные солнечные панели, и передают электроны бактериям, помогая им проводить химические реакции", — объясняет руководитель проекта Пейдонг Янг.

От первых шагов к рекордной эффективности

Первая версия реактора, представленная пять лет назад, достигала эффективности преобразования солнечной энергии всего 0,4%. Это было сопоставимо с показателями растений, но далеко от промышленных масштабов. Однако учёные не остановились на этом и продолжили совершенствовать технологию.

Они улучшили контроль за кислотностью воды внутри реактора, что позволило бактериям лучше взаимодействовать с нанопроводами. В результате эффективность процесса выросла до 3,6% — рекордного показателя, приближающегося к уровню сахарного тростника (4-5%).

На текущем этапе реактор всё ещё требует подключения к внешнему источнику энергии, но учёные стремятся сделать его полностью автономным за счёт встроенных кремниевых солнечных панелей. Также исследователи работают над модификацией бактерий, чтобы расширить спектр производимых органических соединений.

Возможности для Земли и колонизации Марса

Помимо использования на Марсе, эта технология может найти применение и на Земле. Биогибридные реакторы способны не только обеспечивать производство органических соединений, но и снижать уровень CO₂ в атмосфере, что поможет в борьбе с изменением климата.

Пейдонг Янг и его команда также исследуют возможность производства сахаров и углеводов с использованием аналогичных технологий. Эти вещества могут стать пищевым ресурсом для будущих колонистов Марса.

Преобразование марсианского воздуха в топливо, лекарства и кислород — это не просто мечта, а реальность, к которой наука делает уверенные шаги. Возможно, именно такие разработки откроют дорогу к долгосрочному освоению космоса.

Уточнения

Реактор - устройство, действующее на основе различных типов реакций (физических, химических, биологических и т. п.)