مفاعل حيوي ضوئي ينتج الأكسجين والغذاء لرواد الفضاء

يبدأ رواد الفضاء على متن المحطة الفضائية الدولية في اختبار مفاعل حيوي مبتكر يحتوي على طحالب مجهرية لإنتاج الأكسجين والغذاء لرواد الفضاء لتقييم جدواه واستعماله في البعثات الفضائية الطويلة الأمد في المستقبل.

ويمثل المفاعل الحيوي الضوئي “فوتوبيوريآكتور” خطوة كبيرة نحو إنشاء نظام دعم الحياة في حلقة مغلقة ويمكنه دعم رواد الفضاء يوما ما دون الحاجة لشحن البضائع والأغذية من الأرض.

وتم تصميم التجربة لاستخدام الطحالب بهدف تحويل ثاني أكسيد الكربون الناتج من زفير رواد الفضاء في المحطة الفضائية الدولية، إلى أكسجين وكتل حيوية صالحة للأكل من خلال عملية البناء الضوئي.

ووفقا لبيان صادر عن المركز الألماني للفضاء، سيكون للتحويل أهمية خاصة للبعثات المستقبلية الطويلة الأمد إلى القمر أو المريخ التي تتطلب مزيدا من الإمدادات التي يمكن أن تحملها مركبات فضائية وتتكلف أمولا طائلة.

المفاعل الحيوي الضوئي
في الغالب يشير مصطلح المفاعل الحيوي الضوئي “بي بي آر” إلى الأنظمة المغلقة التي ليس لها تبادل مباشر للغازات والملوثات مع البيئة، وتم تصميم الأوعية المستنبتة المضيئة لإنتاج الكتلة الحيوية المراقبة من مستنبتات معلقة خلوية سائلة ضوئية التغذية.

وتتمتع المفاعلات الحيوية الضوئية بالعديد من المزايا الكبرى، ويمكنها أن تمنع أو تقلل التلوث وتسمح بزراعة الطحالب في المستنبتات الأحادية (مستنبت يتكون من نوع واحد فقط من أنواع الطحالب الدقيقة) وتقدم أفضل رقابة على الأوضاع الاستنباتية الحيوية (درجة الحموضة وشدة الإضاءة وثاني أكسيد الكربون ودرجة الحرارة).

وتمنع المفاعلات الحيوية الضوئية أيضا تبخر الماء، وتقلل عمليات فقدان ثاني أكسيد الكربون بسبب تصاعد الغازات، وتسمح بتركيزات خلوية أعلى.

وتقوم طحالب “كلوريلا فولغاريس” الخضراء الصغيرة في المفاعل الحيوي بتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى أكسجين وكتلة حيوية صالحة للأكل من خلال عملية البناء الضوئي، في حين تمثل الكلوريلا جنسا أحادي الخلية من الطحالب الخضراء يكون شكلها عادة كرويا وتحتوي على الكلوروفيل وبلاستيدات خضراء وتتطلب ثاني أكسيد الكربون والماء والضوء وكمية قليلة من المعادن لكي تتكاثر أعدادها بسرعة كبيرة.

المفاعل الحيوي يمكن أن يعفي رواد الفضاء من مشاق نقل البضائع من الأرض (ناسا)
المفاعل الحيوي يمكن أن يعفي رواد الفضاء من مشاق نقل البضائع من الأرض (ناسا)
ووصل المفاعل الحيوي الضوئي إلى المحطة الفضائية الدولية يوم الاثنين 6 مايو/أيار الجاري على متن سفينة الشحن “سبيس إكس دراجون” -مركبة فضائية قابلة لإعادة الاستخدام- طورتها شركة نقل فضائية خاصة بالولايات المتحدة تسمي “سبيس إكس” ومقرها هاوثورن بكاليفورنيا.

ومن المتوقع أن يعمل المفاعل الحيوي بالاشتراك مع نظام إعادة تدوير الهواء الفيزيائي الكيميائي، أو نظام الحلقة المغلقة المتقدم (ACLS) الذي تم نقله إلى محطة الفضاء الدولية في العام 2018.

ويستخرج نظام الحلقة المغلقة المتقدم الميثان والماء من ثاني أكسيد الكربون في مقصورة المحطة الفضائية، في حين سوف تستخدم الطحالب في المفاعل الحيوي ثاني أكسيد الكربون المتبقي لتوليد الأكسجين وخلق محلول هجين.

كتلة حيوية
قال أوليفر أنجرر قائد فريق الاستكشاف ورئيس مشروع تجربة المفاعل الحيوي في المركز الألماني للفضاء في بيان صحفي “مع العرض الأول للنهج الهجين، نحن في الصدارة عندما يتعلق الأمر بمستقبل أنظمة دعم الحياة.. وبطبيعة الحال يعد استخدام هذه الأنظمة أمرا مثيرا للاهتمام في المقام الأول بالنسبة للمحطات التي تشكل قواعد على الكواكب أو المستخدمة في مهام طويلة للغاية لكن هذه التقنيات لن تكون متوفرة عند الحاجة إذا لم يتم وضع الأساس اليوم”.

ويعني إنشاء كتلة حيوية صالحة للأكل من ثاني أكسيد الكربون داخل المركبة الفضائية، عن الحاجة إلى نقل كميات أقل من الغذاء في البعثات الفضائية، ويقدر الباحثون أن نحو 30% من غذاء رائد الفضاء يمكن استبداله بالطحالب بسبب محتواها العالي من البروتين، وفقا للبيان الصحفي.

طارق قابيل