Eine Schildkröte trägt ihren Lebensraum. Das ist zwar zuverlässig, aber der Transport von Masse kostet Energie. Die NASA macht denselben Kompromiss, wenn sie Lebensräume und andere Strukturen „auf dem Rücken“ ihrer Missionen vom Planeten weg transportiert. Dieser Ansatz ist zwar zuverlässig, aber um Auftriebsmasse zu sparen und die Missionsflexibilität zu erhöhen, muss die NASA eher wie ein Vogel vorgehen: mit geringer Masse, wendig und Strukturen aus lokalen Ressourcen bauend.
Wir haben eine neuartige, biologisch basierte Lösung für die In-situ-Produktion nutzbarer Strukturen für die Weltraumforschung gefunden: die Verwendung von Pilzmyzel-Verbundstoffen (Myko-Verbundstoffen), um Strukturen außerhalb des Planeten zu züchten, von Lebensräumen über Möbel bis hin zu Geschirr. Als lebendes Material hat es das Potenzial zur Selbstheilung, Selbstreplikation, kann biotechnologisch hergestellt und mit Materialien wie Metallen und Melanin verbessert werden.
Bisherige Leistung: Während Phase 1 haben wir den TRL auf 2 erhöht, indem wir das Wachstum von Pilzen auf verschiedenen Nahrungssubstraten beurteilt und ihre Verwendung auf dem Mars und der Erde analysiert haben. In Phase II haben wir TRL 3 für ein integriertes System zur Herstellung von Aufblasartikeln und Mykomaterialien abgeschlossen. Wir haben Prototypen und Subsysteme entworfen. Wir haben Proof-of-Concepts durchgeführt, indem wir die Funktion von Mykomaterialien vor und nach der Exposition gegenüber relevanten Umgebungen in einem Planetensimulator analysiert haben.
Unser Bericht und unsere Veröffentlichungen zu Phase II dokumentierten analytische und experimentelle Ergebnisse zu Pilz- und aufblasbaren Komponenten des Systems und bestätigten die Vorhersage wichtiger Parameter. Phase II entwickelte das Konzept der Phase I-Mission mit einem von Artemis inspirierten Fokus auf Mondhabitate mit einem „Feed-Forward-to-Mars“-Konzept.
Wir haben Pilz-/Algen-/Bakterienmischungen bewertet, indem wir verschiedene Kombinationen bei unterschiedlichen Temperaturen mit unterschiedlichen Nahrungsquellen getestet haben, und eine reproduzierbare Methode mit hohem Durchsatz zur Herstellung von Pilzmaterialien entwickelt. Wir haben Sand- und Regolith-Simulanten-Komposite für die In-situ-Materialkonstruktion getestet. Wir haben Prototypen in Silikon-Modellen und ein 4 x 4 m großes Modell einer aufblasbaren Architektur entwickelt und darauf eine Myzelkuppel wachsen lassen. Wir haben die Auswirkungen simulierter außerirdischer Bedingungen auf Materialien ermittelt, die unter UV-Strahlung Hyphenschäden aufweisen.
Durch die Feinabstimmung verschiedener Produktionsschritte können wir die mechanischen Eigenschaften der Myzel-Biokomposite während der Kompression verändern. Wir haben Melanin produzierende Stämme in Experimente und Modelle zum Strahlenschutz einbezogen. Wir haben Entwürfe für myzelbasierte Mondhabitate erstellt.
Wir haben das 500-Tage-DRM für die Hadley-Apenin-Region von Apollo 15 genutzt, um wissenschaftliche Ziele und Infrastrukturanforderungen für ausgedehnte Erkundungsmissionen zum Mond und Mars zu definieren und kritische Lücken zu identifizieren, die durch Mykotektur geschlossen werden können. Anhand dieses DRM wurden Archetypen entworfen. Terrestrische Anwendungen demonstrierten das Spin-off-Potenzial der NIAC-Technologie von Lebensräumen bis hin zu Geschirr.
Innovation und Nutzen
Wenn es uns gelingt, ein Pilz-Biokomposit zu entwickeln, das von selbst wachsen kann, können wir der NASA ein radikal neues, günstigeres, schnelleres, flexibleres, leichteres und nachhaltigeres Material für Langzeithabitate auf Mond- und Marsmissionen sowie für Möbel und andere Strukturen im Flug oder am Zielort liefern.
Meilensteine und Übergangsstrategie
Der Missionskontext von Phase I waren Marshabitate. Unter Berücksichtigung des unmittelbareren Fokus auf Artemis konzentrierte sich Phase II auf eine Mondimplementierung mit einem DRM für eine 500-tägige Mission in die Hadley-Max-Region von Apollo 15 und die Südpolregion. Auf dem Weg zur Verwirklichung dieser Visionen haben wir zwei Zwischenmöglichkeiten identifiziert, die beide eine Finanzierung durch die NIAC-Phase-III-Mission erfordern.
Sie sollen (1) die Eignung und das Wachstum von Mykotektur in erdnahen Umlaufbahnen durch Integration in eine Raumstation im Orbit, Starlab, testen und (2) im Rahmen einer CLPS-Mission Prototypen von Mykotekturhabitaten auf der Mondoberfläche erproben.
Um an Starlab teilzunehmen, werden wir Prototypen für diese Anwendung entwickeln und dann gemeinsam mit Starlab LLC die Mittel für die Herstellung flugtauglicher Strukturen aufbringen. Um für eine CLPS-Mission wettbewerbsfähig zu sein, werden wir die Technologie für diese Monddemomission mithilfe der NIAC-Finanzierung auf TRL6 bringen.