火星でCO2からロケット燃料を生成する新手法！ 帰りの燃料は「現地調達」なるか A new method to generate rocket fuel from CO2 on Mars! Will the return fuel be "locally procured"?

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October 31, 2021 11:01   Techable

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Rocket fuel methane and oxygen are needed to return from Mars to Earth. Neither is said to exist on Mars, and shipping from Earth would cost a huge amount of money. As a cost reduction measure, "In-Situ Resource Utilization (ISRU)", which utilizes CO2 abundant on Mars, has been considered.

NASA has proposed an ISRU strategy using chemical catalysis, but this method still requires methane to be transported from Earth. Alternatively, Georgia Institute of Technology research teams are proposing a biotechnology-based in situ resource utilization (bio-ISRU) strategy that can generate both rocket propellant and liquid oxygen from CO2.
E. coli-produced compounds used as rocket propellants According to the research team, the bio-ISRU strategy utilizes three Mars-specific resources (carbon dioxide, sunlight, and frozen water). From the earth, we will carry cyanobacteria, artificial Escherichia coli, and materials for assembling a four-size-fits-all photobioreactor on a soccer field.

Cyanobacteria grow in the reactor via photosynthesis. An enzyme in another reactor breaks down cyanobacteria into sugars and supplies them to E. coli. It is a mechanism that uses the compound "2,3-butanediol" produced by Escherichia coli as a rocket propellant.
Achieving 32% Reduction in Electricity Research team research has shown that the bio-ISRU strategy requires 32% less electricity than the method of transporting methane from Earth. However, the weight will triple, so the research team is currently working to reduce the weight.

For example, improving the rate at which cyanobacteria grow on Mars seems to reduce the size of the photobioreactor and significantly reduce the payload.

The bio-ISRU strategy also produces 44 tonnes of excess oxygen, which may contribute to human colony formation.

Reference source: Making Martian Rocket BioFuel on Mars / Georgia Tech

( written by Hiroji Yamada)

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2021年10月31日 11:01  Techable

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火星から地球に戻るためには、ロケット燃料のメタンと酸素が必要になります。どちらも火星には存在しないと言われ、地球から輸送するとなると膨大なコストがかかることに。コスト削減の対策として、火星に豊富にあるCO2を利用する「現地資源利用（ISRU：In-Situ Resource Utilization）」が検討されてきました。

NASAにより、化学触媒作用を使用したISRU戦略が提案されていますが、この方法ではまだメタンを地球から輸送する必要があります。別の方法としてジョージア工科大学の研究チームは、CO2からロケット用推進剤と液体酸素の両方を生成できるバイオテクノロジーベースの現地資源利用（bio-ISRU）戦略を提案しています。
大腸菌が生成する化合物をロケット用推進剤に研究チームによると、bio-ISRU戦略では、火星固有の3つの資源（二酸化炭素、太陽光、凍った水）を活用。地球からは、シアノバクテリアと人工大腸菌、サッカー場4つぶんサイズのフォトバイオリアクターを組み立てる材料を運ぶことになります。

リアクター内では光合成を介してシアノバクテリアが成長します。別のリアクター内の酵素がシアノバクテリアを糖に分解して大腸菌に供給。大腸菌によって生成される化合物「2,3-ブタンジオール」をロケット用推進剤として利用する仕組みです。
電力32％減を実現研究チームのリサーチにて、bio-ISRU戦略は地球からメタンを輸送する方法よりも32％少ない電力で済むことが示されました。ただし重量は3倍になるため、研究チームは現在重量の削減を目指して取り組んでいます。

例えば、火星でシアノバクテリアが成長する速度を改善すると、フォトバイオリアクターのサイズが小さくなり、ペイロードが大幅に削減できるようです。

またbio-ISRU戦略では44トンの余剰酸素が生成されるとのことで、人間のコロニー形成にも貢献する可能性があります。

参照元：Making Martian Rocket BioFuel on Mars/ Georgia Tech

（文・山田洋路）