Материалы портала «Научная Россия»

Разработки, приближающие переселение на Марс

Марсоход Curiosity обнаружил на Марсе русло пересохшего ручья. Эта сенсация, переданная Национальным управлением по воздухоплаванию и…

Марсоход Curiosity обнаружил на Марсе русло пересохшего ручья. Эта сенсация, переданная Национальным управлением по воздухоплаванию и исследованию космического пространства (НАСА), взбудоражила не только исследователей, но и все общество. Ведь с Красной планетой связывают самые смелые из прогнозов развития внеземных цивилизаций, включая переселение землян на Марс.  Что сегодня делают ученые, чтобы приблизить освоение Марса? В НАСА опубликовали доклад о самых перспективных разработках в области синтетической биологии.

СПРАВКА                                                                           Синтетическая биология — новое направление генной инженерии, объединяющая науку и инженерию для построения новых, не существующих в природе биологических функций и систем. Учёные стремятся создать обширный генетический банк, позволяющий проектировать любой нужный организм, который ведет себя предсказуемым, заказанным по желанию образом (по аналогии с созданием электронной схемы из промышленных транзисторов и диодов).

Внеземные системы, пригодные для жизни людей, — вполне реальны, и через двадцать лет первые колонии землян появятся на Марсе . Так считают ученые из американского Исследовательского центра Эймса. Основания для такого оптимистичного прогноза им дают результаты исследований синтетической биологии – нового направления генной инженерии. Приоритет ученые отдают микроорганизмам. Одни из них способны поддерживать здоровье астронавтов во время длительных космических полетов, другие – помочь выжить в экстремальных условиях и приспособиться к обитанию в космосе, третьи - производить на борту космических кораблей кислород, биотопливо и пластик и даже отогреть оледенелую Красную планету.  

Эксперименты в этом направлении ученые не случайно предлагают проводить на четвёртой по удалённости от Солнца планете - Марсе.  Добраться до него с Земли энергетически менее затратно, чем до других планет, исключая Венеру – вторую от Солнца. Условия - гораздо более пригодные для освоения, в сравнении с жарким Меркурием  или холодной Луной.  У планеты есть атмосфера, которая дает защиту от солнечной и космической радиации. Есть вода и грунт, по составу близкий к земному. Это значит, что на Марсе теоретически возможно разведение растений. Однако  температура здесь гораздо ниже земной и опускается  на полюсах до -123 С.  А невысокое атмосферное давление исключает пребывание на планете человека без пневмокостюма. Чтобы преодолеть все эти препятствия,  мешающие освоению Марса, ученые обращаются к  нанобиотехнологиям.  С их помощью  планируется поддерживать  здоровье экипажа, автономно производить топливо и пищу.

ПЯТЬ БИОИНСТРУМЕНТОВ, КОТОРЫЕ ПОМОГУТ ОСВОИТЬ МАРС

1. Организмы, выживающие в экстремальных условиях

Среда обитания на других планетах непригодна для человека. Однако существуют бактерии, способные выжить в условиях, в которых большинство форм жизни существовать не могут. Такие бактерии называют экстремофильными. Так, архибактерия Methanopyrus kandleri  — рекордсмен по температурной стойкости, она выдерживает плюс  121 С. Существуют организмы, способные жить в широком диапазоне кислотности — от дымящихся кислот до сильных оснований, галофильные бактерии, выживающие в чистой соли, организмы, переносящие крайнее обезвоживание, а также бактерии, способные переносить высокий уровень космической радиации. Ученые рассчитывают, что их изучение позволит сформировать на других планетах среду, пригодную для обитания человека.

2. Генная терапия экипажа

Современные биотехнологии позволяют изменять  геном.  То есть ученые могут проектировать  микроорганизмы, способны выполнить заданную научным методом определенную функцию. Это умение можно использовать, чтобы устранить у членов экипажа генетические факторы, способные спровоцировать болезни, и добавить новые – способные бороться с последствиями высокого уровня радиации и других негативных факторов космического полета. Спроектированный микробиом заменит тысячи видов микрофлоры в человеческом организме на более подходящие. А значит, поможет решить множество аспектов освоения космоса, которые сегодня требуют основательного изучения. Например,  длительность пилотируемых космических полетов или невесомость.

Владимир Сычев, действительный член Международной Академии Астронавтики, зам. директора ГНЦ-РФ – ИМБП РАН, рассказывает о том, что после 18-суточного полета без профилактики в условиях невесомости космонавты практически не могут двигаться, и о том, как на космических кораблях изучают изменения геномов растений в нескольких поколениях:


3.  Генерация кислорода в космосе

 Существуют организмы, способные перерабатывать запасенную энергию в биотопливо: водород, липиды и алканы.  Эти организмы — цианобактерии. С их помощью можно сделать системы жизнеобеспечения в космосе более компактными, ведь сейчас запасы топлива и пищи чересчур громозки.  Ученые продолжают эксперименты с производством питательных веществ зелеными растениями прямо на борту космического корабля, но оно тоже занимает значительную площадь. При этом использование света, углекислого газа и минеральных ресурсов неэффективно. Использование цианобактерий  способно изменить ситуацию.

4. Земные геномы вне Земли

Существует гипотеза о том, что если жизнь на Марсе,  существует, она может быть связана с жизнью на Земле. Считается, что 3,5 – 4 миллиарда лет назад метеориты между двумя этими планетами перенесли около миллиарда тонн горных пород, на которых могли присутствовать жизнеспособные микробы. А это значит, что они могут существовать на Марсе и сегодня. Одна из программ НАСА рассчитана на поиски РНК и ДНК на Марсе по образцам грунта, льда и воды.

5. Повышение температуры на  Марсе

Чтобы жизнь на Марсе стала возможной, необходимо создать там парниковый эффект, считают ученые. Но как это сделать? Повысить температуру и давление, чтобы образовалась вода в жидком состоянии? Накрыть планету аналогом озонового слоя, чтобы защититься от ультрафиолета? В настоящее время оптимальной стратегией подогрева Марса считается высвобождение смеси перфтоуглеродов. Для этого необходимы пять видов супермикробов: агрессивные разрушители минералов, производители органических веществ, строители целлюлозного материала (для высвобождения O2), производители перфторуглеродов и организмы, способные связывать N2 при низком давлении. Правда, на этом идеи и возможности ученых пока что заканчиваются: на прогрев Марса уйдет порядка 100 лет, еще 100 000 лет потребуется на производство достаточного объема кислорода.

Достижения клеточной инженерии, генной терапии и синтетической биологии позволяют ученым говорить о том, что в ближайшие десятилетия станут возможными проекты, которые пока кажутся фантастическими. Высадка на Марс первого десанта из астронавтов-добровольцев прогнозируется уже в 2030 году. Эксцентричный проект голландской компании «Mars One» предполагает в рамках реалити-шоу отправить туда людей еще раньше —  в 2023. Планируется, что отбор кандидатов в астронавты пройдет уже в следующем году. Путешествие займет семь месяцев. Первыми на Красную планету отправятся четыре добровольца, которые… уже никогда не вернутся на Землю. Спустя десять лет жить и работать на Марсе будут уже более двадцати человек. Всесторонне изучив возможности и пределы выживаемости живых организмов в космосе, ученые обещают смоделировать необходимые условия для жизни будущих марсиан.

КСТАТИ

Подробно о полете человека на Марс писал журнал «В мире науки» (№ 2 2012 г.). Статья Дамона Ландау и Натана Стрэнджа «Путь на Марс» рассказывает о космических системах, которые можно наращивать или сокращать прямо в космосе. Авторы считают, что межпланетные аппараты с ионными двигателями со временем смогут обеспечивать все более сложные экспедиции — на окололунную  орбиту, к околоземным астероидам и, наконец, к Марсу.

curiosity nasa владимир сычев дамон ландау марс натан стрэндж синтетическая биология

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий