Een Marsbasis bouwen met bacteriën (video)

Hoe maak je een Marsbasis? Simpel: je stuurt een capsule met wat bacteriën naar de rode planeet en laat ze daar ijzer mijnen. Na een aantal jaren stuur je er mensen achteraan die met het materiaal een basis bouwen.

Dat is in een notendop het voorstel van PhD-student Benjamin Lehner van de TU Delft. Samen met Delftse collega's en onderzoekers van de ruimtevaartorganisaties Esa en Nasa werkte hij 4 jaar aan een plan voor een onbemande missie met bacteriën. Op vrijdag 22 november promoveerde hij op zijn onderzoek.

Lehner heeft een achtergrond in nanotechnologie en biologie. In zijn proefschrift stelt hij voor om een onbemande capsule te gebruiken met daarin drie onderdelen: een rover, een bioreactor en een 3D-printer. De rover is niet veel meer dan een schep op wieltjes. Overdag schept het wagentje de ijzerrijke Marsgrond op en brengt het naar de bioreactor. De reactor zelf zit vol met bacteriën van de soort Shewanella oneidensis. "In de natuurlijke vorm kunnen we niets met het meeste ijzer in de Marsgrond", zegt Lehner. "Maar S. oneidensis-bacteriën zijn in staat om een deel van de grond om te zetten in magnetiet, een magnetische ijzeroxide."

Zo zetten de bacteriën het ijzer om in magnetiet

Micro-algen

Nadat de bacteriën hun werk hebben gedaan, kan het magnetiet met behulp van magneten aan de grond worden onttrokken. De 3D-printer kan het dan met Lithography-based Ceramic Manufacturing (LCM) omzetten in schroefjes, moertjes, ijzerplaten en alle andere voorwerpen die toekomstige kolonisten nodig hebben bij de bouw van een Marsbasis.

Belangrijke voordelen van bacteriën zijn dat ze zich kunnen reproduceren, gemakkelijk en goedkoop te transporteren zijn en dat ze bestand zijn tegen grote hoeveelheden straling. In Lehners plan zorgen micro-algen voor hun voeding. De algen zetten zonlicht en CO₂ uit de Marsatmosfeer om in voedingsstoffen en zuurstof. Ze produceren daarbij ook restafval, wat weer gebruikt kan worden als compost voor de verbouwing van gewassen. De bioreactor produceert zelf ook organisch restafval. Voor de eerste kolonisten zal dat een belangrijke grondstof zijn.

De door Lehner ontworpe reactor

Besmettingsgevaar

Lehner en zijn team hebben uitgerekend hoeveel ijzer een onbemande capsule met een reactor van 1400 liter kan produceren: ongeveer 350 kilogram per jaar. "Na 3,3 jaar zou je meer ijzer hebben dan er in de capsule past", zegt hij. "Door meerdere van dit soort onbemande modules naar Mars te sturen, kun je in een paar jaar tijd een mooie hoeveelheid ijzer produceren." Ook over de opslag van het 3D-geprinte materiaal heeft Lehner nagedacht. "We willen voorkomen dat de bacteriën de planeet besmetten", zegt hij, "want dat zou de zoektocht naar leven op Mars kunnen hinderen." De oplossing: een opblaasbare kamer die aan één kant van de capsule vast komt te zitten. In deze afgeschermde ruimte kan het materiaal veilig worden opgeslagen.
 

Verder uitwerken

Lehners voorstel past in een aanpak die de laatste jaren steeds populairder is geworden in de ruimtevaart: in situ resource utilization (ISRU), het verzamelen, verwerken en gebruiken van materialen die al van nature op een planeet of ander hemellichaam aanwezig zijn. "ISRU is een belangrijke technologie die we moeten ontwikkelen om duurzame verkenning mogelijk te maken", aldus wetenschapsadviseur Aidan Cowley bij Esa. "We moeten alle benaderingen onderzoeken, en in die context voegt Benjamins werk waardevolle inzichten in biologische processen voor dit soort toepassingen toe." De ruimtevaartorganisaties hebben al aangegeven Lehners ideeën verder te willen uitwerken.
 

Lehner gaf een TedX presentatie over zijn plan: