باحثة فلك لـ"اليوم": الهندسة الحيوية تقدم حلولًا مبتكرة لتعزيز استكشاف الفضاء

تُعتبر الهندسة الحيوية في الفضاء من أكثر المجالات العلمية الواعدة، إذ تهدف إلى تقديم حلول مبتكرة للتحديات المتعلقة بالبقاء البشري في بيئات فضائية قاسية.
ومع تزايد الاهتمام باستكشاف الكواكب، مثل المريخ، والسعي لإنشاء مستعمرات بشرية خارج كوكب الأرض، يزداد التركيز على البحث عن وسائل لتحقيق الاستدامة في مجالات الغذاء، إدارة النفايات، واستخراج الموارد الضرورية.

أخبار متعلقة بيع نسخة نادرة من "هاري بوتر" مقابل 18 ألف جنيه إسترلينيفي يومها العالمي.. أرقام البيتزا القياسية بين "الأكبر والأطول"وتقدم الهندسة الحيوية، التي تعتمد على الكائنات الدقيقة والأنظمة الحيوية المتطورة، أدوات جديدة تساهم في تقليل الاعتماد على الموارد الأرضية.
يتناول هذا التقرير دور الهندسة الحيوية في إنتاج الغذاء، إعادة تدوير النفايات، واستخلاص المعادن، وينتهي باستعراض آفاقها المستقبلية.
.article-img-ratio{ display:block;padding-bottom: 67%;position:relative; overflow: hidden;height:0px; } .article-img-ratio img{ object-fit: contain; object-position: center; position: absolute; height: 100% !important;padding:0px; margin: auto; width: 100%; } باحثة فلك: الهندسة الحيوية تقدم حلولًا مبتكرة لتعزيز استكشاف الفضاءتأمين الغذاء في الفضاءبينت الباحثة في برنامج علوم الفلك والفضاء الإثرائي أثير جابر المحايلي، خلال حديثها لـ ”اليوم“، أن تأمين الغذاء الكافي في الفضاء يعد من أبرز التحديات، حيث إن نقل المواد الغذائية من الأرض إلى الفضاء يتطلب تكاليف مرتفعة وغير مستدام للمهمات الطويلة.
وأوضحت أن الهندسة الحيوية تقدم حلولًا مبتكرة من خلال زراعة الكائنات الدقيقة والنباتات المعدلة وراثيًا في بيئات مغلقة، حيث تُعتبر الطحالب الدقيقة، مثل السبيرولينا والكلوريلا، من الخيارات الشائعة لإنتاج الغذاء، وتتميز هذه الطحالب بكونها غنية بالبروتينات والأحماض الدهنية والفيتامينات، كما أنها تُزرع باستخدام ثاني أكسيد الكربون والضوء، مما يجعلها ملائمة للاستخدام في المركبات الفضائية.
أثير جابر المحايلي
ووفقًا لدراسة أجرتها وكالة ناسا في عام 2022، يمكن للطحالب أن تُنتج كميات كبيرة من الغذاء باستخدام موارد محدودة للغاية
وأضافت المحايلي: تُستخدم تقنيات الهندسة الوراثية لتطوير نباتات قادرة على التكيف مع البيئات القاسية في الفضاء، مثل الجاذبية المنخفضة أو نقص الضوء، وتُصمم هذه النباتات لتكون غنية بالعناصر الغذائية وتحتاج إلى كميات أقل من الماء والأسمدة.
كما أسهمت الهندسة الحيوية في تعديل البكتيريا لإنتاج بروتينات تشبه اللحوم، بالإضافة إلى خمائر قادرة على إنتاج الفيتامينات الأساسية، فعلى سبيل المثال تم تطوير بكتيريا تستطيع إنتاج الأحماض الأمينية الأساسية باستخدام موارد متاحة داخل المركبة الفضائية، ما يقلل من الحاجة إلى نقل الغذاء من الأرض.
وبينت أن إنتاج الغذاء باستخدام هذه التقنيات لا يقتصر على كونه مستدامًا فحسب، بل يعزز أيضًا استقلالية رواد الفضاء عن الإمدادات الأرضية، مما يتيح لهم القيام بمهام أطول وأبعد في المستقبل.
.article-img-ratio{ display:block;padding-bottom: 67%;position:relative; overflow: hidden;height:0px; } .article-img-ratio img{ object-fit: contain; object-position: center; position: absolute; height: 100% !important;padding:0px; margin: auto; width: 100%; } مركز الفضاء الالماني يجري تجارب على زراعة النباتاتإدارة النفايات الفضائيةوقالت المحايلي، أن من التحديات التي تواجه البعثات الفضائية هي إدارة النفايات في بيئات مغلقة مثل المركبات أو المستعمرات الفضائية، يتعين التعامل مع النفايات بطرق فعالة ومبتكرة للحفاظ على النظافة وضمان الاستدامة، حيث يتم استخدام بكتيريا معدلة لتحليل النفايات العضوية وتحويلها إلى سماد يمكن استخدامه في الزراعة أو غاز حيوي يُستغل في توليد الطاقة على سبيل المثال يمكن تحويل فضلات الطعام وبقايا النباتات إلى مواد غنية بالكربون تدعم دورة نمو النباتات الجديدة.
وأشارت إلى أن تقنية معالجة المياه في محطة الفضاء الدولية تعتمد على أنظمة بيولوجية تهدف إلى إعادة تدوير المياه الناتجة عن العرق والبول وتحويلها إلى مياه صالحة للشرب.
وقد أشارت وكالة الفضاء الأوروبية في تقريرها لعام 2022 إلى أن هذه التقنية تُساهم في تقليل استهلاك المياه بنسبة تصل إلى 90٪؜ مقارنةً باستخدام الموارد الأرضية، وتعتمد الأنظمة المغلقة على دورة متكاملة لإعادة تدوير النفايات الصلبة والسائلة.
.article-img-ratio{ display:block;padding-bottom: 67%;position:relative; overflow: hidden;height:0px; } .article-img-ratio img{ object-fit: contain; object-position: center; position: absolute; height: 100% !important;padding:0px; margin: auto; width: 100%; } باحثة فلك: الهندسة الحيوية تقدم حلولًا مبتكرة لتعزيز استكشاف الفضاء
وتُعزز هذه الأنظمة الاستدامة من خلال تحويل جميع المواد المهدرة إلى موارد قابلة للاستخدام، مثل السماد أو المواد الخام، وتساهم إعادة تدوير النفايات باستخدام التكنولوجيا الحيوية في تقليل العبء اللوجستي وتعزيز قدرة المستعمرات على الاعتماد على نفسها لفترات طويلة.
وأوضحت المحايلي، أنه مع احتواء الكواكب والأقمار على موارد معدنية وفيرة، يمكن أن تُحدث الهندسة الحيوية ثورة في استخراج المعادن الضرورية لبناء المستعمرات وتنفيذ العمليات الصناعية، حيث يعرف التعدين الحيوي بأنه عملية تعتمد على استخدام البكتيريا لتحليل الصخور واستخراج المعادن على سبيل المثال، يمكن الاستفادة من بكتيريا مثل Acidithiobacillus ferrooxidans لاستخراج الحديد والنحاس من تربة المريخ.زيادة كفاءة المهام الفضائيةوقد أظهرت دراسة أجرتها جامعة إدنبرة في عام 2021، أن التعدين الحيوي يمكن أن يحقق النجاح في ظروف الجاذبية المنخفضة، وتحتوي كواكب مثل المريخ على عناصر نادرة تُستخدم في صناعة الإلكترونيات باستخدام البكتيريا المعدلة، يمكن تحقيق استخراج أكثر كفاءة لهذه العناصر مقارنة بالأساليب التقليدية التي تتطلب معدات ثقيلة.
.article-img-ratio{ display:block;padding-bottom: 67%;position:relative; overflow: hidden;height:0px; } .article-img-ratio img{ object-fit: contain; object-position: center; position: absolute; height: 100% !important;padding:0px; margin: auto; width: 100%; } باحثة فلك: الهندسة الحيوية تقدم حلولًا مبتكرة لتعزيز استكشاف الفضاء
وأشادت المحايلي، بتقدم الهندسة الحيوية التي أوجدت أساليب لاستخراج المواد المستخدمة في البناء، مثل السيليكا والكالسيوم، من خلال الكائنات الدقيقة على سبيل المثال، يمكن للبكتيريا إنتاج ”الإسمنت الحيوي“، وهو مادة مستدامة تُستخدم في بناء الهياكل في الفضاء، ومع تطور الأبحاث والتقنيات، أصبحت الهندسة الحيوية جزءًا لا يتجزأ من استراتيجيات استكشاف الفضاء، ويُظهر مستقبل هذا المجال إمكانيات واعدة لتحقيق الاستدامة في البيئات الفضائية.
وأكدت أن أنظمة الاستدامة المستقبلية ستعتمد على تصميمات مغلقة تمامًا، حيث يتم استخدام الكائنات الحية الدقيقة لإنتاج الغذاء، ومعالجة النفايات، واستخراج الموارد.
هذه الأنظمة تسهم في تقليل الاعتماد على الإمدادات من الأرض وتعزز القدرة على البقاء لفترات طويلة، كما يمكن استخدام الكائنات الدقيقة لإنتاج وقود حيوي من موارد محلية على الكواكب، مثل الميثان والهيدروجين.
ويُسهم هذا التطور في تقليل التكاليف وزيادة كفاءة المهام الفضائية، وتركز برامج مثل BioNutrients التي تديرها وكالة ناسا على تعديل الكائنات الدقيقة لإنتاج أدوية ومكملات غذائية حسب الحاجة.
وتُعتبر هذه التكنولوجيا ضرورية لدعم صحة رواد الفضاء خلال البعثات الطويلة، مؤكدة أن الهندسة الحيوية ليست مجرد وسيلة لتحقيق الاستدامة، بل هي أيضًا أداة لابتكار تقنيات جديدة تجعل الحياة في الفضاء ممكنة ومستدامة.

المصدر: صحيفة اليوم