人間の宇宙飛行は、長い森の奥地でのキャンプ旅行のようなものと考えることができます。必需品（食料、避難所など）を持ち込み、すべての廃棄物を梱包する必要があります。キャンプ旅行の期間によっては、重量と容量の制約により、必要なすべての備品を持ち込めない場合があります。水について考えてみてください。2 週間分の水のボトルの代わりに、ろ過システムをどのように詰めるか考えてください。
NASA の月から火星へのイニシアチブには、これまで以上に地球から遠く離れた場所を移動するミッションが含まれ、Amazon プライムは新しい機器や追加の食料を 2 日で地球に発送できないため、地球に依存しない技術に依存する必要があります。国際宇宙ステーション (ISS) にある環境制御および生命維持システム (ECLSS) は、人間のすべての代謝ニーズに対応するものであり、長期宇宙飛行ミッションの現在の標準となっています。 CO2 を除去することにより、宇宙飛行士に呼吸可能な空気を提供するために、3 つの異なる主要な機器が使用されます。 O2 の提供 . NASA は地球低軌道 (LEO) ミッションではこれで問題ないと判断しましたが、さらなるミッションのために宇宙で人間をサポートする他の方法に関心を持っています。
最近、NASA は藻類を ECLSS への多機能アプローチとして使用することに再び関心を持つようになりました。 CO2 を消費しながら、今日私たちが呼吸する酸素の大部分を提供するなど、藻類が陸上生物を支えている例はたくさんあります。 大気中で発見。藻類の培養には、バイオマス生産を通じて栄養補給を提供し、人間の排泄物をきれいなグレーウォーターに変換する可能性もあり、藻類が成長する水はキャビンの熱環境を制御し、放射線遮蔽を提供するために使用できます.
宇宙で藻類を使用する利点のいくつかは、その環境に適応する能力に由来します。たとえば、CO2 の量を増やすと 培養物に提供されると、藻類は受動的に酸素生産を開始します。激しい運動をすると、より多くの CO2 が生成されます より多くの呼吸をしますが、追加の酸素も消費します。また、ECLSS システムに割り当てられた質量、電力、および体積を節約できる可能性もあります。 1 ボリュームの藻類が 6 つの異なる人間の代謝機能に対処できる場合、それほど多くのシステムを送信する必要はありません。
私の博士号空気の活性化と熱制御を同時に行うために藻類を使用することに焦点を当てています。現在、ISS の熱制御は、キャビンの壁に埋め込まれた一連の冷水ループまたはコイルを使用しています。水がループの周りを流れると、熱を拾って温まります。一定の温度になると、温まった水が冷接触板を通過して熱を空間に放射し、新しく冷やされた水がキャビン ループに戻るようにします。これらの水ループにはすでにスペースが割り当てられているので、これらのループを藻類で「埋めて」、光合成による空気の活性化も提供できるようにすることが私の考えでした.
しかし、主要な不明点は、やや広く急速な熱変動に対する藻類の反応です。これらの温度変化は、藻類の培養にとって非常に大きなストレスとなる可能性があり、試験を受けながらエアコンの効いた教室に座っているのと同じように、このストレスは CO2 を減らすことができます。 /O2 文化の交換効率。私は現在、藻類が ISS 冷却ループ内にあるかのように熱サイクルされているときの藻類の交換率を測定しています。これらの実験の結果は、技術者が 1 つの培養液を使用して空気の活性化と熱制御を同時に提供したい場合に必要な藻類の量を決定するのに役立ちます。この提案されたような多機能システムを使用すると、システムの打ち上げ質量、電力、および体積を節約でき、それらのリソースをより多くの科学ペイロードまたはその他の必要なミッション項目に使用できるようになります.
