고무 타이어, 부동액, 플라스틱 타파웨어 및 처방약의 공통점은 무엇일까?

답은 모두 박테리아가 만들 수 있는 성분이 있다. 박테리아는 말 그대로 환경에서 고체 물질을 가져와서 사용할 수 있는 영양소로 가공하고 다양한 화학적 부산물을 만들어 내는 제조업체다. 그 중 많은 부분이 우리가 사용할 수 있다. 그리고 새로운 DARPA(방위고등연구계획국) 이니셔티브는 박테리아를 우주로 가져와 인간 우주 승무원을 위한 제품을 만드는 작업에 투입할 가능성을 탐구하고 있다.

이 프로젝트는 Biomanufacturing, Survival, Utility 및 Reliability Beyond Earth의 약자인 B-SURE라고 한다. 그리고 DARPA의 Biological Technologies 사무실 내 리더십 팀은 지구 궤도를 벗어나는 우주 비행사들이 직면하게 될 중대한 문제인 우주에서의 제조 능력 부족을 해결하고자 한다.

자연의 길

B-SURE의 우주 미생물 아이디어는 완전히 새로운 것은 아니다. 이것은 엔지니어가 합성 산업 공정에 의존하는 대신 미생물, 식물 세포, 동물 세포 등 살아있는 미생물을 사용하여 제품을 생산하는 것으로 정의하는 "바이오 제조"로 알려진 상승 추세의 최신 응용 프로그램이다. 

효모를 사용하여 빵을 만드는 것이 대표적인 예이다. 최근 몇 년 동안 과학자들은 더 많은 것을 개발하여 미생물을 다음과 같은 작업에 투입했다.

-자동차용 연료 

-시멘트

-이소프로판올과 같은 산업용 화학 물질(부동액, 의약품 및 세척액에 사용됨); 아세톤(플라스틱 및 직물 제조에 사용); 및 이소프렌(고무 및 접착제 제조에 사용됨). 

우주를 위한 미생물 준비

위의 모든 것이 지금 지구에서 일어나고 있다. DARPA의 열망은 "우주 바이오 제조"이다. 18개월 동안 이 프로젝트는 대학 및 산업 그룹에 자금을 제공하여 우주선 및 우주 정거장에서 사용할 바이오 제조를 최적화하는 방법을 연구하고 개발할 것이다.

참여를 원하는 그룹은 DARPA에 제안서를 제출할 수 있다. 기관은 세 가지 특정 프로그램 "트랙"을 마련하고 있으며 세 가지 중 하나 또는 그 이상과 연계할 제안을 요청한다.

트랙 1: "대체 공급원료 활용"

연구원들은 미생물에 다양한 "우주 기반" 공급원료를 공급하고 미생물이 이를 얼마나 빨리 소비하고 어떤 종류의 분자를 생성하는지 추적할 것이다. 희망은 그것들이 우리가 사용할 수 있는 분자가 되는 것이다. 또는 그렇지 않은 경우 연구원들은 올바른 분자가 나오도록 프로세스를 조정할 수 있다. 

트랙 2: "가변 중력"

연구원들은 저 중력에서의 생명체가 미생물 생산에 어떻게 영향을 미치는지, 그리고 저 중력 환경에서 미생물을 어떻게 더 빠르게 성장시키고 생산할 수 있는지 더 정확하게 배우려고 노력할 것이다. 

트랙 3 "가변 복사"

깊은 우주는 방사선으로 가득 차 있고 시간이 지남에 따라 인체에 끔찍하다. B-SURE는 방사선이 우리의 작은 공급원료를 먹는 미세한 친구들에게 마찬가지로 해를 끼칠 수 있는 것과 그들을 보호하기 위해 무엇을 할 수 있는지 알아내고자 한다. 

B-SURE 프로그램 관리자인 Anne Cheever 박사는 “B-SURE 프로그램은 미생물을 우주 조건에 적응시키는 방법을 탐구하는 기초 연구이다.

우주 미생물로 더 낮은 비용과 더 많은 편의성

확실히, 우리는 지구에 수많은 공장을 가지고 있다. 그러나 우주 임무로 물건을 우주로 발사하는 것은 엄청난 비용이 든다. 그리고 우주 승무원이 화성이나 소행성 벨트로 긴 항해를 떠난다면 어떻게 될까? 몇 달 또는 몇 년의 여행 시간이 필요한 곳이 있을까? 가장 잘 갖춰져 있는 우주선도 결국에는 바닥이 날 것이다. 

승무원이 이 무거운 화물의 대부분을 버리고 발효 장비, 다양한 미생물 배양으로 가득 찬 냉동고, 공급원료 봉지로 대체할 수 있다면 훨씬 더 좋다. 항해가 진행됨에 따라 승무원은 공급원료로 미생물에 영양을 공급하고 각 미생물 균주는 공급원료를 인간이 필요로 하는 분자, 물질 또는 물질로 변환한다.

그리고 이 우주 바이오 제조 과정을 통해 승무원은 필요한 모든 제품을 제때에 만들 수 있는 재료를 얻을 수 있다. 연료에서 플라스틱 부품, 의약품, 모터 유체 등에 이르기까지 모든 것이 가능하다.

이 바이오 제조 능력은 군사용으로 유용할 것이다: 우주에서의 작전; 따라서 DARPA와 국방부(DoD)의 관심. 우주군이 배치되면 미생물을 자체 현장 공급망으로 사용할 수 있다. 특히 생물제조는 우주선 시스템을 쉽게 수리하거나 손상된 부품을 교체할 수 있게 해준다. 박테리아는 인간이 필요에 따라 적용할 수 있도록 플라스틱, 고무 또는 기타 필요한 재료를 필요에 따라 만들 것이다.

DARPA는 광범위한 기관 발표에서 “DARPA는 공급망 탄력성, 지속적인 기술 우위, 자산 보안 및 수리를 가능하게 하고 보장하기 위해 궤도 제조의 지속적인 개발 및 확장에 대한 중요한 필요가 있다.”

“DoD는 현재 우주 기반 제조 능력이 없다. 주어진 임무에 필요한 모든 자원이나 장비는 지구에서 제조되어 우주로 운송된다.”라고 Cheever가 말했다. "B-SURE 프로그램은 이 기능을 개발하기 위한 기본적인 생물제조 문제를 해결하는 중요한 첫 단계이다."

DARPA의 작업이 진행되면 미생물은 우주에서 번성하는 인구의 시작이 될 수 있다.