Astronauter på framtida långvariga rymdfärdsuppdrag till månen och Mars skulle kunna förlita sig på mikroalger för att tillhandahålla nödvändigheter inklusive mat, vatten och syre. En ny undersökning ombord på den internationella rymdstationen testar att använda mikroalgen Chlorella vulgaris som en biologisk komponent i ett hybridlivsuppehållande system (LSS).

När människor reser längre från jorden och under längre tidsperioder, ta med tillräckligt med mat, vatten och syre blir en utmaning. Att packa mat som är näringsrikt och kanske till och med välsmakande kan vara ännu svårare.

Nuvarande livsuppehållande system, såsom Life Support Rack (LSR), använda fysikalisk-kemiska processer och kemiska reaktioner för att generera syre och vatten och ta bort koldioxid från rymdstationen.

Photobioreactor (PBR) undersökningen visar att man skapar en hybrid LSS genom att lägga till de biologiska processerna hos en mikroalg, som har en fotosyntetisk effektivitet upp till tio gånger större än mer komplexa växter. Dessa små växter kan ta bort koncentrerad koldioxid från kabinatmosfären och använda fotosyntes för att producera syre och möjligen till och med mat till astronauter, enligt Norbert Henn, en medutredare och konsult vid Institute of Space Systems vid University of Stuttgart.

Institute of Space Systems började forskning om mikroalger för rymdtillämpningar redan 2008 och började arbeta med Photobioreactor 2014, tillsammans med German Aerospace Center (DLR) och Airbus.

"Användningen av biologiska system i allmänhet blir viktigare för uppdrag när varaktigheten och avståndet från jorden ökar. För att ytterligare minska beroendet av återförsörjning från jorden, så många resurser som möjligt ska återvinnas ombord, säger medutredaren Gisela Detrell.

Astronauter aktiverar systemhårdvaran ombord på rymdstationen och låter mikroalgerna växa i 180 dagar. Denna tidsrymd tillåter forskare att utvärdera stabiliteten och långsiktiga prestanda för fotobioreaktorn i rymden, samt mikroalgernas tillväxtbeteende och dess förmåga att återvinna koldioxid och frigöra syre, enligt medutredaren Jochen Keppler. Utredarna planerar att analysera prover på jorden för att fastställa effekterna av mikrogravitation och rymdstrålning på mikroalgcellerna.

"Detta är den första informationen från en flygbeprövad, långvarig drift av en biologisk LSS-komponent, " sa Keppler. Algernas motståndskraft mot rymdförhållanden har i stor utsträckning demonstrerats i småskalig cellodling, men detta kommer att vara den första undersökningen som odlar den i en PBR i rymden.

Chlorella, en av de mest studerade och brett karakteriserade algerna i världen, används i biobränslen, djurfoder, vattenbruk, mänsklig näring, avloppsrening och biogödsel i jordbruket.

"Chlorellabiomassa är ett vanligt kosttillskott och kan bidra till en balanserad kost tack vare dess höga innehåll av protein, omättade fettsyror, och olika vitaminer, inklusive B12, " sa medutredaren och bioteknologen Harald Helisch vid Institute of Space Systems. När det gäller smaken, han lägger till, "om du gillar sushi, du kommer älska det."

Det långsiktiga målet är att underlätta längre rymduppdrag genom att minska den totala systemmassan och återförsörjningsberoendet, sa medutredaren Johannes Martin. "För att uppnå detta, framtida fokusområden inkluderar nedströms bearbetning av algerna till ätbar mat och uppskalning av systemet för att förse en astronaut med syre. Vi kommer också att arbeta med sammankopplingar med andra delsystem av LSS, såsom avloppsvattenreningssystemet, och överföring och anpassning av tekniken till ett gravitationsbaserat system som en månbas."

Astronauter kan fortfarande behöva packa sin egen wasabi.