Впечатление художника от новой аэрокосмической концепции III фазы NIAC в 2024 году. Фото: Линн Ротшильд
Черепаха поддерживает свою среду обитания. Это надежно, но транспортировка массы требует затрат энергии. НАСА идет на тот же компромисс, когда транспортирует среды обитания и другие структуры с планеты «в рамках» своих миссий. Хотя этот подход надежен, для сохранения подъемной массы и повышения гибкости миссии НАСА должно действовать больше как птица: иметь малую массу, маневренность и строить конструкции из местных ресурсов.
Мы нашли новое, биологически обоснованное решение для производства in situ конструкций, пригодных для освоения космоса: использование грибковых мицелиальных композитов (микокомпозитов) для выращивания структур за пределами планеты, от среды обитания до мебели и посуды. Как живой материал, он обладает потенциалом самовосстановления и самовоспроизведения, его можно биоинженерировать и улучшать с помощью таких материалов, как металлы и меланин.
Результаты на сегодняшний день: на первом этапе мы увеличили TRL до 2, оценив рост грибов на различных пищевых субстратах и проанализировав их использование на Марсе и Земле. На этапе II мы завершили TRL 3 для интегрированной системы производства надувных изделий и микоматериалов. Мы разработали прототипы и подсистемы. Мы провели проверку концепции, проанализировав функции микоматериалов до и после воздействия соответствующих сред в планетарном симуляторе.
В нашем отчете и публикациях Фазы II задокументированы аналитические и экспериментальные результаты грибовидных и надувных компонентов системы, а также подтверждены прогнозы ключевых параметров. На этапе II была разработана концепция миссии Фазы I с акцентом на лунную среду обитания, вдохновленным Артемидой, с концепцией «прямой связи с Марсом».
Мы оценили смеси грибов, водорослей и бактерий, протестировав различные комбинации при разных температурах с разными источниками пищи, и разработали воспроизводимый высокопроизводительный метод производства грибковых материалов. Мы протестировали композиты, имитирующие песок и реголит, для создания материалов на месте. Мы разработали прототипы в силиконовых моделях и модель надувной архитектуры размером 4 х 4 м и вырастили на ней мицелиальный купол. Мы определили влияние смоделированных внеземных условий на материалы, демонстрирующие повреждение гиф под воздействием УФ-излучения.
Путем точной настройки различных этапов производства мы можем изменять механические свойства мицелиальных биокомпозитов во время сжатия. Мы включили штаммы, продуцирующие меланин, в эксперименты и модели радиационной защиты. Мы создали проекты лунных сред обитания на основе мицелия.
Мы использовали 500-дневный DRM для Апеннинского региона Хэдли Аполлона-15, чтобы определить научные цели и требования к инфраструктуре для расширенных исследовательских миссий на Луну и Марс, а также для выявления критических пробелов, которые могут быть заполнены с помощью микотектуры. Архетипы были разработаны с использованием этого DRM. Наземные применения продемонстрировали дополнительный потенциал технологии NIAC от среды обитания до посуды.
Инновации и преимущества
Если мы сможем разработать грибковый биокомпозит, который сможет расти сам по себе, мы сможем предоставить НАСА радикально новый, более дешевый, быстрый, более гибкий, легкий и более устойчивый материал для долгосрочных сред обитания в лунных и марсианских миссиях, а также для мебель и другие конструкции на рейсе или доставка к месту назначения.
Основные этапы и стратегия перехода
Контекстом миссии Фазы I были места обитания на Марсе. Учитывая более непосредственное внимание к Артемиде, Фаза II была сосредоточена на лунной реализации с DRM для 500-дневной миссии в регион Хэдли Макс Аполлона-15 и регион Южного полюса. На пути к реализации этих идей мы определили два промежуточных варианта, оба из которых требуют финансирования в рамках миссии NIAC Phase III.
Они будут (1) проверять пригодность и рост микотектуры на низкой околоземной орбите посредством интеграции в орбитальную космическую станцию Starlab и (2) тестировать прототипы среды обитания микотектуры на поверхности Луны в рамках миссии CLPS.
Для участия в Starlab мы разработаем прототипы этого приложения, а затем в партнерстве с ООО «Старлаб» будем собирать средства для производства готовых к полету конструкций. Чтобы быть конкурентоспособными в миссии CLPS, мы будем использовать финансирование NIAC для продвижения технологии до TRL6 для этой лунной демонстрационной миссии.
