Im Jahr 2017 legte Elon Musk seine großen Pläne für die Zukunft von SpaceX vor, dem Unternehmen, das die Menschheit zum Mars bringen würde. Über Jahrzehnte hinweg würden Zehntausende von Starship-Flügen eine Million Menschen an die Oberfläche des Roten Planeten bringen, das Mindeste, was Musk erwartet, um eine sich selbst erhaltende Zivilisation zu schaffen.
Die Anzahl der Details in einem solchen Versuch ist überwältigend. Was ist mit der reduzierten Schwerkraft, Strahlenbelastung und dem Weltraumwahn? Was ist mit Rückflügen? Ersatzteile? Baumaterial?
Was werden alle essen?
Von allen Technologien, die wir beherrschen müssen, damit jeder auf dem Mars leben kann, ganz zu schweigen von einer Million Menschen, könnte die Nahrung tatsächlich eine der größten Herausforderungen sein.
Das liegt daran, dass der Mars fast nichts mitbringt, wenn es darum geht, die riesige Menge an Nahrung anzubauen, die der Mensch benötigt. Wir glauben nicht, dass es einheimische Pflanzen und Tiere gibt, und die Erde kann eine Marskolonie nicht für immer mit Care-Paketen von zu Hause aus versorgen. Das widerlegt die ganze Idee der Selbstversorgung.
Marsianer müssen ihre Nahrung vor Ort produzieren. Und das bedeutet, alles, was ihnen auf dem Roten Planeten zur Verfügung steht, zu nutzen und die neueste Technologie der Lebensmittelproduktion einzusetzen, um alle zu ernähren.
Aber werden sie auf eine Million Menschen skalieren?
Wir haben immer angenommen, dass Astronauten, die auf dem Mars arbeiten, sich selbst ernähren würden, indem sie irdische Pflanzen unter simulierten Erdbedingungen anbauen. Aber das erfordert viel Energie, Platz und Material. Es ist möglicherweise nicht erforderlich. Künstlerische Illustration eines Gewächshauses auf dem Mars. Bildquelle: SAIC
In einem neuen Artikel im JournalNeuer Raumnamens ' Ernährung von einer Million Menschen auf dem Mars “ geben Kevin M. Cannon und Daniel T. Britt einen Überblick über die Technologien, die für die Nahrungsmittelproduktion auf dem Mars benötigt werden, und wo ihre Grenzen liegen.
Offensichtlich kann man Pflanzen nicht direkt auf der Marsoberfläche anbauen, denn die eisige Kälte und der niedrige atmosphärische Druck würden eine Pflanze auslöschen, bevor sie überhaupt aus einem Samen sprießen könnte. Im Mars-Regolith gibt es kein verwertbares organisches Material, und die oberste Schicht enthält sogar giftige Perchlorate.
Die traditionelle Idee ist, dass Marsgärtner ihre Pflanzen in riesigen Gewächshäusern anbauen und Pflanzen im Regolith mit organischem Material pflanzen. Sie haben den Marsmenschen gesehen, Sie wissen, was ich beschreibe.
Das Prototyp-Gewächshaus soll Astronauten kontinuierlich vegetarisch ernähren. Bild: Universität von Arizona.
Und es sollte relativ einfach sein, den Regolith zu waschen, um die Perchlorate zu entfernen.
Doch das wird laut Cannon und Britt am Anfang wohl nicht der Fall sein. Marspflanzen werden den Regolith nicht berühren. Stattdessen werden sie hydroponisch in nährstoffreichen Lösungen mit von der Erde mitgebrachten Vorräten angebaut.
Lassen Sie mich Ihnen ein konkretes Beispiel zeigen, wie das aussehen könnte.
Einer der lebensfeindlichsten Orte der Erde ist die Antarktis, aber im Jahr 2018 haben Wissenschaftler der deutschen Neumayer-Station II in der Antarktis eine riesige Menge Gemüse geerntet, das vollständig hydroponisch angebaut wurde.
EDEN ISS im Bau in der Antarktis. Bildnachweis: DLR
Sie wurden in der angebaut EDEN ISS Gewächshaus, das eine vollständig in sich geschlossene Wachstumsumgebung mit LED-Wachstumslichtern, hydroponischen Nährstoffen und atmosphärischer Kontrolle ist.
Im Laufe von 9,5 Monaten , konnten sie auf nur 12,5 Quadratmetern 268 Kilogramm Lebensmittel produzieren. Sie konnten Gurken, Salat und Tomaten anbauen, die so gut schmecken wie das, was man im eigenen Garten anbauen könnte.
Eine Person benötigte durchschnittlich 3-4 Stunden am Tag, um die Pflanzen zu züchten.
Anzuchtschalen in EDEN ISS. Bildnachweis: DLR
Es gibt keinen Grund zu der Annahme, dass diese Technik auf dem Mars nicht funktionieren würde, obwohl die Verwaltung der Atmosphäre schwieriger wäre, da Sie nicht einfach ein Fenster öffnen können, wenn es in Ihrem Gewächshaus etwas zu feucht wird.
Besorgt über die geringe Schwerkraft? Wir wissen bereits, dass es möglich ist, Pflanzen im Weltraum zu züchten. An Bord der Internationalen Raumstation ISS gibt es ein Experiment namens Wachstumssystem für vegetarische Pflanzen , die im Mai 2016 installiert wurde.
Die NASA-Astronauten Kjell Lindgren (Mitte) und Scott Kelly (rechts) und Kimiya Yui (links) aus Japan konsumieren im August 2015 zum ersten Mal im Weltraum angebaute Nahrungsmittel aus dem Veggie-Pflanzenwachstumssystem auf der Internationalen Raumstation. Bildnachweis: NASA TV
Dieses kleine Gewächshaus enthält drei verschiedene Salatsorten, die in einem hydroponischen Medium mit LED-Zuchtlampen angebaut werden. Astronauten ernten regelmäßig den Salat und bereiten Salate mit Dressings zu, die von der Erde geschickt wurden.
Eine skalierte Version wird als bezeichnet Fortgeschrittener Pflanzenlebensraum , eine wachsende Kammer von der Größe eines Minikühlschranks. Es wurde entwickelt, um zu testen, wie verschiedene Pflanzen auf Mikrogravitation reagieren, und ist fast vollständig autonom, indem es Temperatur, Nährstoffe und Wasser reguliert.
Vor kurzem wurde das System verwendet, um Zwergweizen unter Schwerelosigkeit zu züchten, und es sah ziemlich normal aus.
Zwergweizen, der im Advanced Plant Habitat wächst. Bildnachweis: NASA
Welche Pflanzen sollten Sie anbauen, wenn Sie mit der Landwirtschaft im Mars-Regolith beginnen können? Edward Guinan, ein Professor in Villanova, hat kürzlich ein Experiment mit seiner Astrobiologie-Studentenklasse namens . durchgeführt The Red Thumbs: Mars Garden Project .
Sie testeten, wie gut verschiedene Pflanzen in simuliertem Mars-Regolith wachsen würden und vor allem, wie schmecken sie? Es stellte sich heraus, dass Gerste, Basilikum, Grünkohl, Hopfen, Zwiebeln, Knoblauch, Salat, Süßkartoffeln und Minze gut abschnitten.
Lassen Sie mich es wiederholen, damit es klar ist; Hopfen und Gerste, die auf dem Mars angebaut werden, schmecken genauso gut wie auf der Erde. Ich trinke ein Marsbier.
Okay, was steht sonst noch auf dem Mars-Menü?
Laut der Veröffentlichung, auf die ich zuvor verwiesen habe, schlagen Cannon und Britt vor, dass wir unser Protein aus Pflanzen sowie aus Grillen beziehen. Sie sind voller Proteine, aber einfacher zu züchten als eine Rinderherde, und es gibt viele Unternehmen hier auf der Erde, die das wären Gerne verkaufe ich dir Grillen in fast jeder essbaren Form, die Sie sich vorstellen können.
Es gibt auch einige unglaubliche Fortschritte in kultiviertes Fleisch , mit Bioreaktoren, die Rindfleischburger und Hühnchen herstellen, die noch nie an einem Tier gelandet sind.
Cannon und Britt haben ein Modell entwickelt, um den Nahrungsbedarf einer Bevölkerung auf dem Mars zu simulieren, die im Laufe von 100 Erdjahren auf eine Million Menschen anwächst. Sie nahmen an, dass die Kolonisten 150 auf einmal mit Raketen von der Erde aus ankommen würden, und berücksichtigten die natürlichen Geburten- und Sterberaten. Sie gingen auch davon aus, dass es auf dem Mars gesunde Geburten und einen natürlichen Anstieg der lokalen Bevölkerung geben würde.
Sie berechneten, dass fast 200.000 Versorgungsschiffe benötigt würden, wenn auf dem Mars keine Nahrung angebaut würde, um die Bewohner zu ernähren. Aber wenn sie ihren lokalen Lebensmittelbetrieb ins Rollen bringen könnten, würde diese Zahl in den gesamten 100 Jahren auf etwas mehr als 50.000 Versorgungsschiffe sinken.
Künstlerische Illustration eines SpaceX-Raumschiffs, das auf dem Mars landet. Bildnachweis: SpaceX
Sie könnten innerhalb von 40 Jahren ihre Selbstversorgung erreichen, wenn mehr Arbeitskräfte für die Landwirtschaft bereitgestellt würden und Frachtschiffe mehr landwirtschaftliche Vorräte transportieren würden. Das bedeutet weniger Nahrung und mehr Hydroponik-Ausrüstung und Pflanzenlampen, aber mit der Zeit summieren sich die Vorteile wirklich. Sie bräuchten nur 6.500 Lebensmittellieferungen.
Und wenn alle ihre Kräfte auf die Nahrungsmittelproduktion konzentrieren würden, könnten sie mit nur 209 Lebensmittellieferungen innerhalb von etwa 20 Jahren die vollständige Selbstversorgung erreichen.
Da jede Person 46 Quadratmeter Land benötigt, würde die Anbaufläche am Ende 46 Quadratkilometer benötigen. Dies könnte in Tunneln mit einem Durchmesser von etwa 4 Metern erfolgen. 14.500 Kilometer Tunnel.
Bohrmaschine der Boring Company. Bildnachweis: Boring Company
Unglaublich, eine Single Langweilige Firma Vortriebsmaschine könnte im Laufe von 53 Jahren all diese Tunnel im Bedarfsfall herstellen.
Möchten Sie einer der Menschen sein, die zum Mars reisen, aber Ihr Starship-Flug ist noch nicht gebucht? Gute Nachrichten, Sie können Ihre Ernährung sofort anpassen. Die Forscher haben eine begleitende Website namens Essen wie ein Marsmensch , mit einem kostenlosen Führer, der Ihnen erlaubt, die Arten von Obstgemüse, Insektenprodukten und kultiviertem Fleisch zu essen, die die Grundlage einer Marsdiät bilden.
Obwohl es derzeit Science-Fiction ist, sich eine dauerhafte menschliche Kolonie auf dem Mars vorzustellen, haben technologische Verbesserungen eine Möglichkeit, Science-Fiction schließlich Realität werden zu lassen.
Und selbst wenn sich herausstellt, dass der Mars kein großartiger Ort zum Leben ist, werden dieselben Technologien für jede sich selbst erhaltende Kolonie benötigt, sei es auf dem Mond, einem Asteroiden oder in künstlichen Schwerkraft-Raumstationen in der Erde-Mond Lagrange-Punkte.
Tatsächlich werden diese Technologien uns helfen, die Menschen zu ernähren, die bereits hier auf der Erde leben, und die Umwelt weniger belastet.
Egal was passiert, wir sollten die Technologie der Lebensmittelproduktion in jeder Umgebung beherrschen.