Hur gör man en bas på Mars? Enkelt:du skickar några bakterier till den röda planeten och låter dem bryta järn. Efter ett par år, du skickar in mänskliga bosättare som använder järnet för att bygga en bas. Den där, i ett nötskal, är förslaget av Ph.D. kandidat Benjamin Lehner från Delfts tekniska universitet. Tillsammans med Delft-kollegor och forskare från rymdorganisationerna ESA och NASA, Lehner har arbetat på en omfattande plan för ett obemannat uppdrag som använder bakterier under de senaste fyra åren. Fredagen den 22 november kl. han kommer att försvara sin doktorsexamen. avhandling vid TU Delft.

Anta att du vill bygga en bas på Mars. Självklart, du kan ladda upp en raket med astronauter, verktyg och byggmaterial. Men ett sådant tillvägagångssätt är mycket dyrt, på grund av de astronomiska kostnaderna per kilo vid rymduppskjutningar. Dessutom, människor är dåligt rustade för att stå emot den strålning de utsätts för på resan till Mars och på själva den röda planetens yta. De behöver också syre och stora mängder mat och de blir trötta och sjuka.

Obemannad kapsel

Benjamin Lehner, en Ph.D. student vid Delfts tekniska universitet med bakgrund inom både nanoteknik och biologi, har nu kommit med en plan som inte involverar några människor de första par åren. Hans plan eliminerar också behovet av att skicka tungt material till Mars. I sin avhandling, Lehner föreslår användning av obemannade kapslar som innehåller tre komponenter:en rover, en bioreaktor och en 3D-skrivare.

Rovern är inte mycket mer än en spade på hjul. Under dagen, den öser upp den järnrika marsjorden (kallad regolit) och för den till bioreaktorn. Denna reaktor är fylld med bakterier av arten Shewanella oneidensis. "I sin naturliga form, vi kan inte använda mycket av järnet i marsjorden, " förklarar Lehner. "Men S. oneidensis har förmågan att förvandla en del av jorden till magnetit, en magnetisk oxid av järn."

Efter att bakterierna har gjort sitt arbete, magnetiten kan extraheras med magneter. Med hjälp av en teknik som kallas litografibaserad keramiktillverkning (LCM), 3D-skrivaren omvandlar sedan råmaterialet till skruvar, nötter, järnplåtar och andra föremål – allt som framtida bosättare behöver för att bygga en bas på mars.

Några stora fördelar med bakterier är att de är självreproducerande, lätta och billiga att transportera och att de tål stora mängder strålning. I Lehners plan, mikroalger matar bakterierna. Dessa alger omvandlar solljus och CO ₂ från Mars atmosfär till näringsämnen och syre. De producerar även restavfall, som kommer att bli en viktig resurs för de första bosättarna på Mars eftersom den kan användas som kompost. Biomining reaktorn producerar också själv sådant organiskt avfall.

Risk för kontaminering

Lehner och hans team har beräknat hur mycket järn en obemannad kapsel med en 1400 liters reaktor skulle kunna producera:cirka 350 kilo per år. "Efter 3,3 år, det skulle producera mer järn än vad som får plats inuti kapseln, " säger han. "Genom att skicka flera av dessa obemannade moduler till Mars, vi kan producera en bra mängd järn på några år."

Ph.D. kandidaten har också övervägt lagringen av det 3D-tryckta materialet. "Vi vill förhindra att våra bakterier kontaminerar planeten, eftersom det kan hindra sökandet efter liv på Mars." Lösningen? En uppblåsbar förseglad kammare fäst på ena sidan av kapseln. Materialet kan förvaras säkert i detta skyddade utrymme.

Ytterligare utveckling

Lehners förslag passar in i ett tillvägagångssätt som har blivit mer populärt inom rymdforskningen de senaste åren:in situ resursutnyttjande (ISRU), samlingen, bearbetning och användning av material som finns naturligt på en planet eller annan himlakropp. "ISRU är en viktig teknik som vi behöver vara pionjärer för att göra hållbar prospektering möjlig, " säger Dr Aidan Cowley, ESA:s vetenskapsrådgivare. "Alla tillvägagångssätt bör undersökas, och i detta sammanhang, Benjamins arbete ger värdefull insikt i biologiska processer för sådana tillämpningar."

ESA och NASA har redan indikerat att de skulle vilja utveckla Lehners idéer ytterligare. "Så vem vet, kanske denna plan kommer att bli verklighet någon gång, säger han stolt.