تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى وجبات غذائية.. تنفس رواد الفضاء لإعداد وجبة السفر إلى المريخ

تستخدم شركة إير كو تقنية تحويل ثاني أكسيد الكربون المنبعث من تنفس رواد الفضاء إلى مادة مختمرة لتصنيع وجبات غذائية يمكن استخدامها لصنع وجبات الأرز واللفائف والسيتان. ويمثل ذلك خطوة أساسية لجعل رحلة المريخ أكثر نجاحا ولمحاربة تغير المناخ على الأرض.

كما تهدف إلى إيجاد تقنيات غذائية مبتكرة ومحورية للرحلات الفضائية طويلة المدى.

ويهدف التحدي إلى تقديم حلول لتوفير الطعام المغذي والآمن واللذيذ لرواد الفضاء، فضلاً عن توفير حلول جديدة وأكثر استدامة لتغذية الناس على الأرض.

حيث اخترع الفيزيائي الكيميائي ستافورد شيهان عملية يمكن أن تحول ثاني أكسيد الكربون إلى وجبات غذائية ضمن المرحلة النهائية في مسابقة Deep Space Food Challenge التي ترعاها وكالة ناسا.

المكونات بسيطة إلى حد ما، قال ستافورد شيهان، المتسابق النهائي في مسابقة Deep Space Food Challenge التي ترعاها وكالة ناسا: “تنفس رائد الفضاء، والماء، والمادة المختمرة، والكهرباء، ودبوس دوار، ويمكننا تحقيق ذلك”.

إنشاء تقنيات طعام جديدة ومغيرة للقواعد

في عام 2017 ، اخترع شيهان عملية يمكنها تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى كحول، والذي يمكن بعد ذلك تحويله إلى عطور وخميرة، شركته ، Air Co ، التي أسسها مع صديقه جريجوري قسطنطين، هي الآن في المرحلة الثالثة والأخيرة من المسابقة الدولية لإنشاء تقنيات طعام جديدة ومغيرة لقواعد اللعبة لبعثات فضائية طويلة المدى.

يجب أن تتطلب المنتجات الغذائية موارد قليلة وتنتج القليل من النفايات، بينما تكون آمنة للأكل ومغذية ولذيذة.

الهدف ذو شقين: يمكن أن تساعد هذه الابتكارات الصالحة للأكل في جعل استكشاف المريخ والفضاء السحيق أكثر جدوى، يمكنهم أيضًا تقديم طرق جديدة وأكثر استدامة لإطعام الناس هنا على الأرض.

المسابقة بالتعاون مع، وكالة الفضاء الكندية إلى جانب شركة Air Co، تقدمت سبعة فرق أخرى إلى الدور النهائي ، حيث سيتنافسون للحصول على ما يصل إلى 1.5 مليون دولار.

ومن بين المرشحين النهائيين الآخرين مختبر Interstellar Lab ومقره فلوريدا، والذي أنشأ نظامًا حيويًا لإنتاج الخضروات الطازجة والفطر والحشرات.

جهاز طبخ يقوم بإعداد وجبات الطعام

وقد طورت شركة SATED ومقرها كولورادو جهاز طبخ يقوم بإعداد وجبات الطعام من المكونات ذات العمر الافتراضي الطويل، مثل نبات مستقبلي يمكنه صنع التورتيلا في خطوات قليلة.

بعد عودته إلى المدرسة العليا، علم شيهان أن المحطات الفضائية لديها نظام لإزالة ثاني أكسيد الكربون لمنع رواد الفضاء من تناول جرعات زائدة من ثاني أكسيد الكربون، بعد سنوات، تساءل عما إذا كان هذا الهواء سيضيع، لفهم كيفية عمل عملية شيهان، لنبدأ بثاني أكسيد الكربون – الأشياء التي نتنفسها.

التمثيل الضوئي

النباتات تتنفس ثاني أكسيد الكربون، عندما تمتص النباتات مزيجًا من ثاني أكسيد الكربون وضوء الشمس والماء، فإنها تكون قادرة على إنتاج السكر والأكسجين، هذه العملية تسمى التمثيل الضوئي.

هذه العناصر نفسها التي تصنع السكر يمكن أن تشكل الكحول أيضًا. وعندما تأكل الخميرة الكحول، فإنها تصنع الكثير من المواد القابلة للاستخدام (هل تتابع؟) في الأساس ، وجدت شركة Air Co طريقة لنسخ ما تفعله النباتات – باستخدام أنفاس رواد الفضاء – حتى يتمكنوا من صنع خميرة غذائية صالحة للأكل.

قال شيهان: “نقوم بنفس الكيمياء التي تقوم بها النباتات ، إلا أننا نقوم بذلك بكفاءة أكبر”.

مع هذه المادة الغذائية، يمكن لرائد الفضاء الجائع أن يصنع المعكرونة والتورتيلا والسيتان، وهو مصدر بروتين شائع للنباتيين، وصف شيهان النكهة بأنها “مثل جلوتين القمح، لكنها أحلى قليلاً”.

ما أهمية الطعام في الفضاء؟

إن تحضير الوجبة لرحلة إلى الفضاء ليس بالأمر السهل، إذن، ما أهمية الطعام في الفضاء؟ كلمة واحدة: المريخ.

في الوقت الحالي، اكتشف العلماء الكثير من الخدمات اللوجستية المتعلقة برحلة إلى الكوكب الأحمر، باستثناء كيفية إحضار ما يكفي من الطعام، في أحسن الأحوال، سيستغرق الوصول إلى المريخ سبعة أشهر.

إن حزم أكثر من عام من الطعام للرحلة ذهابًا وإيابًا (مع وجبات خفيفة إضافية بالطبع) سيكون ثقيلًا للغاية – ثقيلًا جدًا بالنسبة للصاروخ.

قال شيهان: “الأشياء التي لا نعرف كيف نفعلها هي الحصول على ما يكفي من الأشياء في المسار بين الأرض، والمريخ لدعم الناس في رحلة”.

يتطلع المتسابقون في مسابقة Deep Space Food Challenge للإجابة على هذا السؤال، وجعل المهمة التي طال انتظارها إلى المريخ أكثر جدوى.

مهمة ثانية مهمة: محاربة تغير المناخ

 يمكن أن يكون لتطوير غذاء الفضاء أيضًا تأثيرات عميقة على الأرض، في الوقت الحالي، يتطلب تطوير طعام الفضاء الكثير من المال.

لكن شيهان قال إن هذا لا يجب أن يكون هو الحال في المستقبل، قارنها بالطاقة الشمسية، والتي لها أيضًا أصول في ابتكار الفضاء، كانت الألواح الشمسية ذات يوم باهظة الثمن بشكل لا يصدق ، لكنها الآن ميسورة التكلفة ومتواجدة في كل مكان وأداة لمكافحة تغير المناخ.

يأمل شيهان أن يحدث الشيء نفسه بالنسبة للمنتجات المصنوعة في شركة Air Co ، حيث لا تستطيع شركته إنتاج الغذاء من ثاني أكسيد الكربون فحسب، بل يمكنها أيضًا إنتاج وقود طيران مستدام.

وقال: “إذا كنا قادرين على إنتاج وقود من ثاني أكسيد الكربون في الهواء، بدلاً من الاضطرار إلى التنقيب عن الوقود الأحفوري، فهذا يساعد حقًا في وقف تغير المناخ”.

من خلال عدم الاعتماد على الوقود الأحفوري، يتصور شيهان أيضًا أن منتجه يمكن أن يساعد الناس على أن يصبحوا أكثر استقلالية عن الطاقة، وقال: “بمجرد أن نصل إلى نفس نطاق صناعة الوقود الأحفوري، يمكننا أن نجعلها أقرب إلى التكلفة التي تحصل عليها من الوقود الأحفوري”، “العمل الذي نقوم به مع وكالة ناسا هو المساعدة في جعل ذلك ممكنًا.”