Mâncarea pe Marte, o provocare la îndemâna noastră - explorarea spațiului

Întrucât legile lui Kepler își impun constrângerile în călătoriile de la Pământ la Marte, nicio expediere pe Marte nu poate avea loc în afara ferestrelor de lansare deschise de pe Pământ la fiecare 26 de luni. Pe marginea acestor ferestre, costul energetic al transportului devine foarte rapid prohibitiv înainte de a fi total imposibil din punct de vedere tehnologic. Mai mult, având în vedere capacitatea de încărcare a rachetelor noastre, este de neconceput să transportăm toată sau chiar o parte semnificativă a masei de produse alimentare necesare pentru un ciclu sinodic, la o unitate cu câteva zeci de oameni. Consecința este că aproape toată hrana unei colonii umane de pe Marte va trebui să fie produsă pe Marte.

noastră

Creșterea animalelor este mai dificilă decât creșterea plantelor și este imposibil să crești sau să crești ceva în afara unui mediu sub presiune. În consecință, producția de alimente va fi în esență vegetală și va trebui practicată în sere, acvarii și, de altfel, în habitate deservite specializate pentru animale mici. Producătorii de alimente vor avea trei obiective: cantitatea, varietatea, calitatea organoleptică și trei considerații speciale: menținerea unui mediu sănătos pentru produsele lor (toți vor fi ființe vii), o energie maximă și o calitate a dietei pentru un volum și o masă minime pentru alimente. consumator, o cantitate minimă de deșeuri refolosibile.

Marte are avantaje imense față de alte locuri din afara Pământului: (1) oferă o greutate minimă (0,38 g) care permite verticalitatea și fluxul de apă; (2) iradierea soarelui („iradianța”) pe orbita sa (între 492 și 715 W/m 2 împotriva 1321-1413 pentru Pământ) este de așa natură încât merită folosită lumina naturală; (3) ritmul său circadian, cu nopți de lungime acceptabilă (spre deosebire de Lună), va facilita cultivarea plantelor superioare și creșterea animalelor; (4) aproape 96% din atmosfera sa este dioxid de carbon, de care plantele au nevoie; (5) există gheață de apă disponibilă în multe locuri, inclusiv în zona intertropicală; (6) azotul poate fi extras din atmosferă.

Producerea de alimente nu va fi la fel de ușoară pe Marte ca pe Pământ, dar o putem face. Să vedem diferitele puncte importante:

(1) densitatea atmosferică fiind prea mică (mai puțin de o sutime din cea a Pământului, 6 milibari în medie la nivelul altitudinii medii - „Datum”), gazele atmosferice respirabile, conținute în sere, trebuie să fie presurizate, ceea ce care este practicat frecvent; dificultatea controlabilă fiind diferența de presiune dintre exterior și interior și, prin urmare, riscurile scurgerilor și riscurile de slăbiciune structurală a serelor. Cu cât reducem mai mult această diferență, cu atât mai bine.

(2) majoritatea ființelor vii au nevoie de oxigen și acest gaz va trebui produs pe Marte și apoi eliberat în sere; poate fi obținut din CO 2 din atmosferă (reacția Sabatier, cu adaos de hidrogen din gheața de apă marțiană, dar și din lucrarea „naturală” a spirulinei - vezi mai jos). NB: descompunerea termică a CO 2 prea scumpă în energie este exclusă.

(3) Va fi necesar să se asigure un „amestec” atmosferic bun pentru plante; va trebui să menținem cantități și procente comparabile cu cele pe care le avem pe Pământ, oxigenul în jur de 21%, deoarece trebuie să evităm hiperoxia, precum și hipoxia, dioxidul de carbon până la 1000 ppm (aproximativ 1% din totalul terestru), dar nu toate timpul (acesta este optimul pentru fotosinteză ... când lumina este suficientă, dar nevoile variază în funcție de lumină și de evoluția ciclului vegetativ de-a lungul anotimpurilor). Soluția pentru menținerea cantității acestor două gaze în timp ce scade presiunea este menținerea cantităților optime în valoare absolută și reducerea cantității de azot, gaz tampon, neutru. Am putea astfel să coborâm la 0,52 bare. Sub o cantitate minimă de gaz neutru, riscul de incendiu ar deveni prea mare și oxigenul ar fi prea agresiv pentru sistemele respiratorii. Rețineți că 1000 ppm de dioxid de carbon sunt valabile pentru plante, dar nu și pentru oameni sau animale (nivelurile actuale pe Pământ 400 ppm și aceasta este o rată istoric ridicată).

(4) poate exista o lumină naturală insuficientă în lunile lungi de iarnă din sudul Marte (iradianța scade sub 500 W/m 2) sau în timpul furtunilor de praf; prin urmare, trebuie completat de lumină artificială (care reprezintă un cost energetic); estimăm (lucrare de Richard Heidmann) puterea medie de iluminat auxiliar necesară pentru 1.000 de locuitori la 15 MW (câteva mii de tuburi de lumină!);