Sự phát triển của các thiết bị sinh học tự nhân bản đại diện cho một sự tiến bộ đáng kể trong việc thám hiểm không gian và các hoạt động từ xa những hệ thống đổi mới này nhắm tới việc duy trì sự sống và hỗ trợ các nhiệm vụ lâu dài bằng cách sản xuất những nguồn lực thiết yếu như thực phẩm, oxy, và nước tự động, mà không cần sự tăng trưởng liên tục từ Trái Đất khi nhân loại đẩy xa hơn vào hệ mặt trời và tìm cách thiết lập những tiền đồn lâu dài trong môi trường khắc nghiệt, khả năng tạo ra những hệ thống sinh học tự cung cấp tự cấp trở thành khả năng thay đổi.

Sinh thiết tự nhân bản là gì?

Hệ sinh thái tự nhân bản là hệ thống sinh học được thiết kế để phát triển và tái tạo các thành phần sử dụng các nguồn tài nguyên sẵn có. không giống như các lò phản ứng sinh học truyền thống, cần sự đầu vào bên ngoài để bảo trì và mở rộng, những hệ thống này có thể tự động tăng khả năng của chúng, khiến chúng lý tưởng cho môi trường nơi mà không thể tái tạo hay bị cấm. ở trung tâm của chúng, những lò phản ứng này có thể thúc đẩy các sinh vật sống như vi khuẩn, men, tảo, hoặc thậm chí những thực vật cao hơn, để tạo ra những hợp chất cần thiết để tái tạo cơ sở hạ tầng trong khi cũng tự tái tạo cơ sở hạ tầng.

Các nhà nghiên cứu đã hình dung ra một lò phản ứng tự lắp ráp, bồn tắm, cảm biến và hệ thống phân phối dinh dưỡng từ vật liệu dinh dưỡng có thể tạo ra năng lượng và oxy.

Sự phân biệt chính yếu từ các nhà sinh học của Hội Nghị

Các máy tạo phản sinh học chuẩn (v.g. g., khuấy động hoặc quang hợp điện tử) là những mạch điện cố định cần phải làm sạch định, tái tạo lại định kỳ, và thay thế các bộ phận cũ. Chúng không thể tăng âm lượng hoặc chức năng của chúng mà không cần sự can thiệp của con người.

  • [FLT: 0] Tỷ lệ iconous Scaling ) chúng có thể lớn hơn hoặc nhân thành các đơn vị mới mà không cần lắp ráp bên ngoài.
  • Self-Healing:) sử dụng cơ chế sửa chữa sinh học, tổn thương nhẹ có thể được niêm phong hoặc tái tạo.
  • Mô phỏng mã nguồn: ) Họ tích cực thu thập chất dinh dưỡng và khoáng chất từ nguồn địa phương, giảm sự phụ thuộc trên các phương tiện truyền thông được áp dụng trên Trái đất.
  • Sự thích nghi tiến hóa: ) Trong một thời gian dài, các thành phần sinh học có thể thích nghi với việc thay đổi điều kiện qua sự chọn lọc hướng hoặc tự nhiên.

Những ứng dụng trong nhiệm vụ không gian

Trong các nhiệm vụ không gian, đặc biệt là những chuyến đi dài tới sao Hỏa hoặc xa hơn nữa, những nhà sinh vật học tự nhân tạo có thể cung cấp nguồn lực sống còn.

  • Thực vật: trồng cây ăn được và vi sinh vật - bao gồm cyanobacteria, spirulina, và men - sản xuất protein, cacbon, và liid.
  • : ) Cho không khí thở được thông qua quang hợp (từ tảo hoặc thực vật tái tạo) hoặc quá trình vi sinh vật như quang hợp quang hợp oxy.
  • Water: tái chế và sản xuất nước từ các quá trình sinh học như sự ngưng tụ và lọc, hoặc bằng cách chiết xuất hydro và oxy từ các sản phẩm hóa học.
  • Vật liệu cấu trúc: sản xuất các thiết bị sinh học (v. d., háu, chitin) cho 3D in và các công cụ.
  • Pharmactuical ) tạo ra thuốc và vitamin theo yêu cầu, giảm khối lượng của các nguồn cung cấp y tế.

Tình huống ngoài giới hạn của sao Hỏa

Hãy xem xét một cơ sở sao Hỏa với một số lượng đầu tiên của một vài kg vi sinh vật khô và dinh dưỡng. khi đến nơi, một hệ thống sinh thái tự nhân tạo sẽ tự kích hoạt, nuôi dưỡng trên regolith đã được xử lý để giải phóng nước và sắt. trong vòng vài tuần, lò phản ứng phát triển đến một năng lượng hàng trăm li, cung cấp các loại xanh, oxy và nước cho một nhóm nhỏ. khi một phần của các sinh vật đang mở rộng, một phần của các cơ quan sinh học đang chuyển hướng đến các đơn vị khác, mỗi dòng điện được điều chỉnh để tạo ra một nguồn lực cụ thể. cách tiếp cận này giảm thiểu khối lượng của trái đất từ các máy bay giao tiếp hàng tấn đến hàng tấn các hành tinh.

Nền tảng kỹ thuật

Các vi sinh vật có kỹ thuật

Nhân sinh học của sinh học tự nhân bản dựa trên sinh học tổng hợp. Các nhà khoa học đã tạo ra các loại và men sản xuất protein tơ, hoặc thậm chí là các sợi dây. Đối với các sinh vật không gian như ), vi khuẩn [FLT], [FLT] [FLTT] [FLTT] [FTTT], là một chất ức chế phức tạp, không gian] có thể được thay đổi bởi các chất lỏng có thể tạo ra từ các chất lỏng không gian [FIP] và [FIP].V], chất liệu có thể tạo ra chất liệu phức hợp chất lỏng có thể tạo ra chất lỏng có thể tạo ra chất lỏng đặc biệt, chất lỏng có thể tạo ra từ các chất lỏng không gian [FT] và chất liệu phức tạp: [Flicliclit].

Tự liên kết và tự phục hồi

Một phương pháp khác có thể tự phát triển và sửa chữa là dùng “một ống dẫn sinh học: ống dẫn linh hoạt được tạo từ sinh học được lập trình để gia cố polysacchariride, một loại vi ống có thể tự phát triển và sửa chữa, một phương pháp khác dùng các ống siêu nhỏ để phát tán các chất enzyme khi bị kích thích bởi sự căng thẳng của cơ học, tương tự như cách mà máu được tạo ra, để tái tạo lại các vết thương trong cơ chế tạo, lò phản ứng có thể chứa một lớp tế bào sống, tạo thành các lò phản ứng mới với các bộ cảm ứng và các kênh dịch.

Nguồn năng lượng

Các lựa chọn bao gồm:

  • Solar Photovoltaic ) kết hợp với quang hợp nhân tạo (hydrogen sản xuất qua việc tách nước).
  • Radioisotope Thermo chatter ) (TIẾNG) cho các hoạt động không gian sâu thẳm nơi ánh sáng yếu.
  • Các tế bào nhiên liệu sinh học mà thu thập điện tử từ trao đổi chất vi sinh sử dụng giao diện điện tử-biofm .

Những thử thách trong sự phát triển

Mặc dù tiềm năng của họ, phát triển những thiết bị sinh học tự nhân tạo phải đối mặt với nhiều thách thức:

Những cuộc nghiên cứu và những sự kiện quan trọng gần đây

Một số nhóm nghiên cứu đã tiến bộ đáng kể:

Giao tiếp với các hoạt động từ xa trên trái đất

Công nghệ tương tự có những tác động sâu sắc đến môi trường khắc nghiệt trên hành tinh của chúng ta - trạm không khí, căn cứ sâu dưới biển và khu vực thảm họa trong những vùng bị ảnh hưởng bởi tro núi lửa hay các chất hóa học, những chất gây ô nhiễm sinh học tự nhân bản có thể được tạo ra như một vài gram tế bào không hoạt động và sau đó kích hoạt để sản xuất nước sạch, thức ăn và các vật liệu xây dựng từ chất thải địa phương. chúng cũng có thể được sử dụng như là chất gây ô nhiễm sinh học, phá hủy khi đang tái tạo cơ sở dữ liệu phân hủy từ xa để khai thác từ xa tại Nam Cực hoặc sa mạc Atacma, làm giảm những cái đuôi của các hoạt động mạch như vậy

Triển vọng về tương lai

Các nhà nghiên cứu đang tích cực khám phá những giải pháp sinh học và kỹ thuật mới để vượt qua những giới hạn hiện tại những tiến bộ trong sinh học tổng hợp và tự động hóa được mong đợi để nâng cao hiệu quả và sự mạnh mẽ của những sinh vật này trong tương lai chúng có thể trở thành những môi trường sống bền vững và những hoạt động từ xa trên trái đất, như trong môi trường khắc nghiệt hoặc trong thảm họa.

Những dấu hiệu gần kề bao gồm:

  • Với 5–7 năm:) cuộc thí nghiệm cho thấy một bộ phận tự tổng hợp đầy đủ có thể tăng âm lượng lên ít nhất một lần dưới điều kiện sao Hỏa (tách áp suất thấp, CO2).
  • Với 10–15 năm:) một cuộc thử nghiệm bay trên mặt trăng hoặc một địa điểm tương tự sao Hỏa (v., môi trường sống của HI-SEAS ở Hawaii) để xác định hoạt động tự động trong một năm.
  • Với 20 năm: triển khai một thiết bị sinh hạt giống trên sao Hỏa như một phần của nhiệm vụ tiền nhiệm không ai biết, phát triển thành một kích thước hỗ trợ một nhóm nhỏ phi hành gia khi đến nơi.

Khi lĩnh vực này phát triển, chúng ta có thể thấy “những môi trường sống mà tường, cửa sổ và hệ thống hỗ trợ sự sống đều được phát triển từ một bộ dụng cụ khởi động, giảm đáng kể giá và nguy cơ bị mất đi.