Ruimte

Het bouwen van Martiaanse habitats kan efficiënter zijn met bacteriën

mm
Gepubliceerd op
Voeg Securities.io toe aan je voorkeursbronnen op Google

De maan was het doelwit van de ruimtewedloop in de jaren zestig, en vandaag staat hij opnieuw in de schijnwerpers van de nieuwe ruimtewedloop tussen de VS en China. Maar hoe veel maanbasissen er ook worden gebouwd, of zelfs als er een volledige industriële infrastructuur voor een ruimteproject op de satelliet van de aarde wordt gecreëerd, blijft het een geïrradieerde, vijandige, luchtloze plaats die ongeschikt is voor menselijk leven.

In tegenstelling tot de veel grotere afstand en moeilijke omstandigheden, is Mars de planeet in het zonnestelsel die het meest waarschijnlijk ooit een succesvolle kolonisatiepoging zal zien. Dit komt omdat de planeet al een atmosfeer heeft, recentelijk is gebleken dat hij waterrijk ondergronds is, en mogelijk grote voorraden CO2 bevat die gebruikt zouden kunnen worden om de atmosfeer dichter te maken.

Intussen lijkt het ook dat de rode planeet leven in het verre verleden herbergde, of zelfs bacterieel leven ondergronds vandaag zou kunnen hebben. En sommige van de meest robuuste aardse soorten mos en korstmos zouden zelfs daar kunnen overleven.

En dit is werkelijk de kern van het probleem. Mars is vijandig, maar heeft de hulpbronnen en omstandigheden waarin een kleine wijziging het leefbaar zou kunnen maken voor leven, een proces dat “terraformatie” wordt genoemd. Bijvoorbeeld, Martian dust van iron nanorods kan worden gebruikt om de temperatuur net genoeg te verhogen zodat microbieel leven kan gedijen.

Echter, elk terraformatiesvoorstel dat afhankelijk is van orbitale megaprojecten (orbitale spiegels, kunstmatig magnetisch schild) of het delven van miljoenen tonnen materiaal zou ook een enorme lokale bevolking vereisen die zo’n megaproject kan onderhouden, een bevolking die het in deze barre omgeving al moeilijk zal hebben om te overleven.

Daarom wenden andere onderzoekers zich tot zelfreplicerende “machines”, beter bekend als microben, om de vroege kolonisten van de benodigde materialen te voorzien voordat terraformatie een serieuze rol gaat spelen.

De non-profit onderzoeksorganisatie Pioneer Labs kondigde aan dat heeft gecreëerd de “eerste microbe voor Mars” die de eerste Marskolonie van een ruime voorraad bewoonbare ruimte zou kunnen voorzien voordat een mens voet op de planeet zet.

“We hebben de beste microbe op aarde gevonden en evolutie gebruikt om hem te leren al zijn voedingsstoffen rechtstreeks uit Martiaanse materialen te halen. De eerste astronauten zullen worden verwelkomd met een veilig onderkomen dat al gevuld is met water, zuurstof en raketbrandstof voor de terugreis.”

Erika Alden DeBenedictis – CEO van Pioneer Labs

Pioneer Labs publiceerde haar werk in een wetenschappelijk artikel getiteld “Mars Seed: Een referentie‑architectuur voor biomanufacturing van habitats uit Martiaanse bronnen”. Het idee is om Martiaanse hulpbronnen biologisch om te zetten in polyhydroxybutyraat (PHB) bioplastic, met de landing van slechts één Starship‑groot raket die voldoende materialen levert voor de eerste Martiaanse basis.

Hoeveel materiaal voor een Martiaanse basis

Zware lanceersystemen zoals die van SpaceX (SPCX ) Starship zou de beschikbare vracht voor toekomstige maan- en Marsmissies aanzienlijk kunnen vergroten. Het leveren van grote payloads naar het Marsoppervlak vereist echter nog steeds mogelijkheden zoals bijtanken in de ruimte, betrouwbare interplanetaire transport en een veilige landing van zwaar materieel.

Een menselijke Marsmissie zou ook een andere logistieke aanpak vereisen dan Apollo. De reis duurt maanden, en de oppervlakte‑infrastructuur moet de bemanning gedurende hun verblijf ondersteunen. Het lokaal produceren van water, zuurstof, bouwmaterialen en mogelijk terugkeerbrandstof zou de hoeveelheid die van de aarde moet worden vervoerd kunnen verminderen.

Een optie is om alles wat de astronauten nodig hebben naar Mars te brengen: onderdak, energieproductie, voedsel, enz. In dat idee kunnen op zijn best water en zuurstof lokaal worden geproduceerd, een proces dat “in-situ resources utilization” (“ISRU”) wordt genoemd.

Bestaande missiestructuren omvatten al geavanceerde vrachtleveringen en lokale hulpbronnenproductie. Het Mars Seed‑paper bespreekt de 2026 National Academies wetenschapsstrategie, inclusief de 30‑Cargo‑300‑campagne, die een eerste kort bezoek aan het oppervlak combineert met een vrachtmissie en later een langdurige bemande missie. Dergelijke benaderingen illustreren waarom infrastructuur over meerdere lanceervensters moet kunnen opereren voordat een uitgebreide menselijke aanwezigheid wordt ondersteund.

Naast het feit dat deze methoden schepen en vracht intensief maken, schalen ze ook slecht, waarbij elke volgende missie of grotere menselijke aanwezigheid steeds meer vrachtschepen met prefab habitats en andere materialen vereist.

Bioproductie op Mars

Microben boven machines

In plaats van complexe machines werkt Pioneer Labs aan \”Mars Seed\”. Zoals de naam aangeeft, is het idee dat één eerste schip een biologische \”zaad\” levert die vervolgens een continue toevoer voor toekomstige Marsmissies kan produceren. Idealiter zouden dergelijke oplossingen geen van de aarde geleverde voedingsstoffen vereisen, en zou de zuivering van bioproducten geen verbruiksartikelen zoals hars nodig hebben, in tegenstelling tot de meeste bioproductiemethoden die in het verleden zijn voorgesteld.

“Er is een end‑to‑end referentie‑architectuur nodig die rekening houdt met elke stap van Martiaanse hulpbronnen tot gezuiverd product en een kader kan bieden om te berekenen wanneer het inzetten van het volledige systeem voordeliger is dan het product zelf te verschepen.”

Pioneer Labs beweert zo’n concept te hebben gecreëerd, met 20 ton vracht naar Mars die voldoende is om 870 m² bewoonbare ruimte te produceren.

Dergelijke habitats kunnen jaren en decennia meegaan en zijn eenvoudig te repareren of te onderhouden met extra toevoer van bioplastic. En nog belangrijker, ze kunnen jaren of zelfs decennia blijven functioneren met een minimale behoefte aan nieuwe apparatuur.

“De productie kan vervolgens doorgaan zonder navulling, alleen beperkt door de levensduur van de apparatuur. De Mars Seed‑biofabriek stelt een schaalbaar habitat‑bouwproces vast, waardoor wetenschappelijke ladingen en andere verbruiksartikelen bij latere lanceringen kunnen worden geprioriteerd.”

Kortom, dit ontwerp kan niet alleen voldoende ruimte bieden voor een eerste Mars‑landing, maar de opgebouwde infrastructuur kan jaren worden hergebruikt en blijft meer materialen produceren voor latere uitbreidingen.

Een Tweestaps‑Infrastructuur

Het eerste deel van de Mars Seed lijkt niet geheel verschillend van andere initiatieven voor in‑situ hulpbronnenbenutting (ISRU), met 20 metrische ton apparatuur die landt op een locatie op middellatitude op Mars, nabij ondiepe ijsafzettingen.

Het “abiotische deel” omvat robotische systemen om de vracht uit te laden en een nucleaire splijtingsreactor van 40 kWe op te zetten, die stroom levert om de rest van de faciliteiten te assembleren. Een paar andere faciliteiten worden eveneens opgezet:

  • A Rodriguez /Rodwell well wordt gegraven om een constante watervoorziening te creëren.
  • Een elektrolysesysteem (aangedreven door de nucleaire reactor) zet atmosferisch CO₂ om in zuurstof en acetaat.
  • Martiaanse regolit (oppervlaktegesteente) wordt robotisch uitgegraven en gelost om voedingsstoffen zoals stikstof, fosfor, zwavel en sporenelementen te extraheren. Dit zou 800 kg regolit per dag vereisen.

Deze stap impliceert ongeveer 90 dagen om de volledige operatie op te zetten.

Vervolgens worden vier bioreactoren van 1 000 liter, verwarmd en onder druk, gevuld met deze voedingsstroom van nutriënten, acetaat en water, en geïnoculeerd met een gemodificeerde microbe.

De microbe genereert een bioplasticpolymeer, dat wordt gescheiden van het resterende vloeibare medium.

De bacteriecultuur wordt gescheiden in bacteriële biomassa, die wordt gemengd met regolit en geprint tot een dikke schaal, die later onder twee meter regolit wordt begraven voor stralings‑ en thermische bescherming.

Het geëxtraheerde en gezuiverde plastic wordt 3D‑geprint tot een drukvaste liner die de toekomstige menselijke habitat van buitenaf afsluit.

Naast het leachen van voedingsstoffen impliceert de vereiste 3 200 kg/dag een robotische capaciteit om 4 ton regolit per dag te verplaatsen, wat binnen de capaciteit valt van reeds geconceptualiseerde rovers zoals Astrolab FLEX of NASA’s RASSOR.

Snel en Efficiënt

De eerste habitat zou na slechts 210 dagen moeten worden gebouwd. Na ongeveer 50 aardse maanden (1 500 sols) operatie produceert dit proces 870 m² bewoonbare oppervlakte.

In het algemeen wordt één habitat door NASA beschouwd als voldoende voor twee personen, ongeveer 35 m² per persoon, waardoor de 870 m² oppervlakte geschikt is voor een relatief grote bemanning van 20‑24 personen.

Het is ook efficiënt qua energiegebruik, aangezien de nucleaire reactor van 40 kWe 130 kW afvalwarmte genereert, die wordt gebruikt om de bioreactoren warm te houden en de put te laten stromen met gesmolten ijs.

Evenzo creëert de productie van acetaat om de bacteriën te voeden een overschot aan zuurstof, dat kan worden opgeslagen voor de aankomst van astronauten. Dit is superieur aan het oorspronkelijke MOXIE ontwerp (Mars Oxygen In‑Situ Resource Utilization Experiment) om zuurstof op Mars te produceren, waarbij het gegenereerde CO als afvalproduct wordt behandeld, terwijl het hier wordt gebruikt om acetaat en zuurstof te produceren.

Over het geheel genomen is de elektrolyse verreweg het meest energie‑intensieve onderdeel van het proces, waarbij elke andere operatie slechts een derde van de totale benodigde energie verbruikt.

De zuivering van het plastic kan worden uitgevoerd met superkritisch CO₂, een molecuul dat het grootste deel van de atmosfeer van Mars vormt.

Ten slotte is het leachen van voedingsstoffen uit regolit ook tamelijk eenvoudig en zou het alleen het roeren van het mengsel vereisen, met een verbruik van slechts 0,5 kW onder Martiaanse zwaartekracht.

Al met al bestaat elk onderdeel van het Mars Seed‑project uit bekende technologie en maakt het gebruik van bestaande machines of reeds ontwikkelde prototypes, waardoor het risico van nieuwe en ongeteste technologieën sterk wordt verminderd.

Het is ook een opmerkelijk “massa‑efficiënt” ontwerp, met de kernreactor als het grootste onderdeel, een type machine dat toch al moet worden verscheept om de astronauten van energie te voorzien voor elektriciteit, verwarming, voedselproductie en brandstofproductie.

De Juiste Schaal

Dit efficiëntieniveau plaatst de Mars Seed in een eigen klasse als het gaat om het creëren van Marshabitats.

Een alternatief zou bijvoorbeeld kunnen zijn om een nucleair energiesysteem van 1.000 kg te sturen, de benodigde robotica voor het mengen en extruderen van regolith, met een totale massa van 6.500 kg. De resterende massa tot 20.000 kg kan worden gebruikt om ruwe polymeren te lanceren, wat voldoende zou zijn voor 800‑1.200 m² bewoonbaar oppervlak.

Maar Mars Seed kan in vergelijking dit resultaat bereiken in 1.400, en dan verder 2.100 m² bewoonbaar gebied produceren over een periode van tien jaar, het equivalent van het verschepen van 43.000 kg extrusie‑infrastructuur en polymeren naar Mars.

Continue productie helpt ook meer flexibiliteit te creëren, bijvoorbeeld door materiaal te leveren voor reparaties of kleine uitbreidingen.

Alternatief maakt het modulaire ontwerp van het systeem ook een “mini‑Mars Seed” mogelijk, die slechts 210 m² vloeroppervlak creëert voor een bemanning van zes personen met slechts 40 % van de massa van de Mars Seed. Dit zou slechts een fractie van het gewicht en het vermogen van het oorspronkelijke ontwerp gebruiken, waardoor deze bronnen vrijkomen voor andere toepassingen.

Het Realiseren

De Juiste Bacteriën Creëren

Het team van Pioneer Labs begon met Cupriavidus necator, een bacterie die bioplastische polymeren zoals polyhydroxyalkanoaten (PHA’s) kan ophopen tot ongeveer 90 % van de droge celmassa in slechts 24 tot 48 uur (als een vorm van biologische energieopslag).

Een stam van deze microbe, speciaal geselecteerd voor zijn aanpassing aan Mars‑omstandigheden en groei door consumptie van acetaat, werd gekozen. Hij werd succesvol gekweekt onder Mars‑achtige omstandigheden in een bioreactor van 550 kg met een buitenste schaal van drie millimeter 316 roestvrij staal, pompen, instrumentatie en een carbon‑fiber skid.

Een belangrijk element is ook dat deze bacterie volledig niet zou kunnen overleven buiten de bioreactor.

“We kozen een organisme dat enorm nuttig zou zijn wanneer het door mensen wordt gevoed en binnen een bioreactor op Mars wordt gekweekt, maar dat absoluut geen enkele kans heeft om buiten te groeien. We hebben zelfs gemeten hoe dood deze microbe zou zijn als hij de grenzen van zijn bioreactor zou ontvluchten. sPL.001 wordt snel gesteriliseerd door blootstelling aan de harde omstandigheden op Mars.”

Dit is belangrijk omdat we nog niet zeker weten of er niet‑inheemse levensvormen op Mars bestaan. Het vermijden van contaminatie blijft dan een strikt beleid van NASA.

“sPL.001 is een nuttig hulpmiddel voor mensen om te gebruiken als onderdeel van het leven op Mars, maar heeft geen enkele kans om Mars zelfstandig te terraforming. Wanneer de mensheid Mars terraformeert, is het belangrijk dat dit opzettelijk gebeurt, niet per ongeluk.”

Omgaan met Martiaanse Problemen

De bioreactoren zijn ontworpen om de bacteriën te beschermen tegen de kou, lage druk en straling die het oppervlak van Mars dodelijk maken, zelfs voor zulke resistente organismen.

Echter, het ontwerp moest een ander risico aanpakken: perchlorates. Deze verbindingen zijn sterk oxiderend en worden vaak aangehaald als reden waarom de bodem van Mars “giftig” is. En het is waar dat de meeste planten moeite zouden hebben zich aan te passen aan de concentratie die in Martiaanse regolith wordt gevonden.

Echter, Mars Seed is van plan om 400 gram regolith te mengen met een liter water; dit zal een niet‑verwaarloosbare concentratie perchloraat creëren, maar niet een concentratie die de microbe die door Pioneer Labs wordt gebruikt niet aankan (30 mM).

Een ander probleem met perchloraat kan de residuele hoeveelheid in de liner na zuivering zijn. Pioneer Labs erkent dat dit een onbekende factor is, en dat meer studies nodig kunnen zijn om te controleren of het eindproduct voldoet aan mens‑veilige niveaus.

Voorbij Bouwmaterialen

Op aarde is biofermentatie een belangrijk ingrediënt bij de productie van vele chemicaliën en industriële processen.

De eerste verbetering zou de productie van andere nuttige kunststoffen kunnen zijn, inclusief van andere bacteriële soorten.

“Met genetische engineering kan C. necator een aantal verschillende bioplastics produceren, zoals langere keten‑PHAs of PHA‑copolymeren, zoals met PLA, die de potentiële fysieke eigenschappen van het resulterende materiaal uitbreiden tot flexibele of rubberachtige polymeren.”

Andere organismen zouden ook kunnen worden gebruikt om recombinante eiwitten, isopropanol, terpenen, 2,3‑butanediol en acetoin te produceren.

Een andere optie zou kunnen zijn om suiker in plaats van acetaat te gebruiken als grondstof voor de bioreactor. Dit vereist echter het opzetten van een parallel productielijn voor suiker, hetzij via algenteelt of een chemisch proces. Evenzo zouden waterstof‑oxiderende microben direct van waterstof en CO₂ kunnen leven, maar ook hier moet een parallelle toeleveringsketen voor waterstof (elektrolyse uit water?) worden opgezet.

Later kan de in‑situ productie van farmaceutica en recombinante eiwitten in bioreactoren importen van de Aarde vermijden, maar dergelijke productie vereist vaak gespecialiseerde verbruiksartikelen (harsen, membranen, oplosmiddelen, adsorbaten), die dan geïmporteerd of ook lokaal geproduceerd moeten worden.

Conclusie

Wat de door Pioneer Labs voorgestelde Mars Seed‑bioreactor revolutionair maakt, is niet zozeer het technische ontwerp, maar het feit dat hij steunt op bekende technologie.

Het is dat we eindelijk een fase bereiken waarin continue lokale productie van materiaal voor Marsverkenning kan worden beschouwd als een project dat theoretisch kan worden ingezet zodra SpaceX betrouwbare in‑baan bijtanking van zijn Starship‑raket realiseert, wat mogelijk al over enkele maanden, hooguit enkele jaren, kan gebeuren.

Bovendien vereist het voorgestelde ontwerp slechts 20 ton vracht, wat veel lager is dan de capaciteit van de meeste moderne herbruikbare raketontwerpen naar Mars. Dus, afhankelijk van de budgetten, kan overleven op Mars mogelijk geen beperkende factor meer zijn bij de verkenning van de rode planeet. In plaats daarvan is het ontwikkelen van veilig bemand reizen voor 6‑18 maanden de laatste hindernis die moet worden weggenomen.

Het is hoogstwaarschijnlijk dat de volgende belangrijke stap ook zal bestaan uit het ontwikkelen van een methode voor betrouwbare in‑situ voedselproductie, die, na brandstof, habitat en water, het zwaarste type goed is dat een toekomstige Marsbasis en Marskolonies nodig hebben.

Zodra al deze vier producties zijn opgezet, waarschijnlijk met een mix van kernenergie en bioreactoren, kan het grootste deel van de 100 ton vracht in een Starship‑raket worden gereserveerd voor bemanningen, wetenschappelijke instrumenten en andere cruciale uitrusting.

In dat opzicht betekent dit ook dat, met uitzondering van de reistijd, de verkenning van Mars paradoxaal genoeg gemakkelijker zou kunnen zijn dan het bouwen van bases op de maan, waar het gebrek aan water en atmosfeer een harde limiet stelt aan menselijke aanwezigheid.

Investeren in ruimteverkenning

SpaceX

SPCX Prijsgrafiek

In de afgelopen jaren heeft geen enkel ander bedrijf of instelling zoveel bijgedragen aan het hernieuwen van de belangstelling voor ruimteverkenning als SpaceX.

Dit komt doordat het bedrijf heeft bereikt wat lange tijd als onmogelijk werd beschouwd: volledig herbruikbare raketten. Dit heeft de kosten om een baan te bereiken radicaal met een factor tien verlaagd, en dat nog vóór de routinematige vlucht van SpaceX’s nieuwste raket: Starship, een superzware raket met een draagvermogen van 100 ton, en mogelijk tot 200 ton voor een latere iteratie van het ontwerp.

In combinatie met de in ontwikkeling zijnde bijtanking in de ruimte maakt dit Starship de perfecte raket voor het leveren van honderden ton vracht aan gevestigde maan- en Marsbases.

Het bedrijf heeft recentelijk zijn langverwachte beursintroductie heeft uitgevoerd, die de grootste in de geschiedenis bleek te zijn, met een waardering op dat moment van $1,75 T.

Naast ruimte‑lanceringen voor particuliere klanten en publieke instellingen (NASA, US Space Force, enz.) wordt SpaceX ook een grote telecomonderneming met zijn Starlink‑internetsatellietsysteem, dat nu meer dan de helft van alle ooit in een baan gebrachte satellieten uitmaakt.

Source: ARK Invest

Naast rakettechniek en telecom is SpaceX nu ook een toonaangevend AI‑bedrijf, na de overname van xAI (dat ook het sociale netwerk X.com bezit) voorafgaand aan de beursintroductie. De koppeling tussen ruimte en AI is niet louter een trend, aangezien SpaceX van plan is orbitale AI‑datacenters te lanceren die profiteren van minder regelgevende beperkingen en gratis 24/7 zonlicht om rekencapaciteit tegen een lagere prijs aan te bieden dan land‑gebaseerde AI‑datacenters.

De fusie met xAI heeft ook geruchten doen ontstaan over een toekomstige SpaceX‑Tesla‑fusie, waarbij al Elon Musk’s ondernemingen onder één paraplu worden gebracht.

Al deze factoren maakten de SpaceX‑beursintroductie tot een van de meest gevolgde en besproken gebeurtenissen in de financiële wereld in 2026. Op het moment dat dit artikel wordt geschreven, is de aanvankelijke opleving en daaropvolgende daling van de aandelenkoers enigszins gekalmeerd, met een herstel vanaf de dieptepunten van augustus 2026.

Investeerders in SpaceX moeten bepalen of het bedrijf technisch indrukwekkend is (wat vanzelfsprekend is gezien de eerdere prestaties), maar ook of de toekomstige omzetgroei uit Starlink en AI‑datacenters de relatief hoge huidige waardering ten opzichte van de huidige winst rechtvaardigt.

(U kunt meer lezen over SpaceX in onze artikelen over de beursintroductie van het bedrijf en de directe opvolging)

Laatste SpaceX (SPCX) aandelennieuws en ontwikkelingen

mm

Jonathan is een voormalig biochemisch onderzoeker die werkzaam was in genetische analyse en klinische proeven. Hij is nu een aandelenanalist en financieel schrijver met een focus op innovatie, marktcycli en geopolitiek in zijn publicatie 'The Eurasian Century'.