NASA, BioNutrients 실험 공개···우주에서 비타민·영양제 만든다

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미래의 우주비행사들은 지구에서 만든 영양제 대신 우주에서 직접 배양한 비타민과 영양제를 먹게 될 지도 모르겠다. NASA가 미생물을 이용해 우주에서 직접 영양소를 생산하는 연구를 진행 중이다.

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최근 NASA는 우주에서 직접 영양소를 생산하는 바이오뉴트리언츠(BioNutrients) 프로젝트를 모습을 공개했다. 이 연구는 장기 우주 탐사 중에도 신선한 비타민과 필수 영양소를 확보할 수 있도록, 미생물을 이용한 생물 제조 기술을 개발하는 것이 핵심이다.

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유통기한 짧은 지구산(産) 대신 우주에서 직접 만든다

우주비행사가 수년간 머무는 탐사 임무를 수행할 경우, 필요한 모든 영양소를 지구에서 가져가는 것은 현실적으로 어렵다. 특히 일부 비타민과 영양소는 유통기한이 짧아 장기간 보관이 불가능하다.

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화성 탐사처럼 오랜 기간 지속되는 임무에서는 기존 보급 방식만으로는 우주비행사의 건강을 유지하는 데 한계가 있다. 이를 해결하기 위해 NASA는 발효 기술을 이용한 생물 제조(Biomanufacturing) 방식을 연구하고 있다. 쉽게 말해, 우주에서도 요구르트처럼 미생물을 이용해 필요한 영양소를 직접 만들어내는 기술을 개발하는 것이다.

 

 

 

 

 

 

NASA 우주비행사이자 탐사 72(Expedition 72) 사령관인 수니 윌리엄스(Suni Williams)가 바이오뉴트리언츠(BioNutrients) 생산 팩 세트를 선보이고 있다. [사진=NASA]

 

 

BioNutrients-1, 무중력 상태에서 제조

NASA는 2019년 국제우주정거장(ISS)으로 바이오뉴트리언츠-1(BioNutrients-1) 실험 장비를 보냈다. 이 장비에는 유전자 조작된 효모(Yeast)가 포함된 생산 팩(Production Pack)이 들어 있었다. 연구진은 이 효모가 우주에서도 안정적으로 성장하고, 비타민을 제대로 만들어낼 수 있는지를 5년 동안 평가하는 실험을 진행했다. 혹시 실험을 다시 진행해야 할 경우를 대비해 여분의 생산 팩도 함께 보내졌다.

 

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5년간의 연구는 2024년 1월 마무리되었지만, NASA는 여전히 남아 있는 생산 팩을 활용해 추가 실험을 진행하기로 결정했다. 덕분에 연구 기간은 거의 6년으로 연장되었으며, 후속 실험인 바이오뉴트리언츠-3(BioNutrients-3)에도 중요한 데이터를 제공할 수 있었다.

 

 

 

지난해 ​NASA의 바이오뉴트리언츠-3(BioNutrients-3) 실험. 유사 우주비행사(Analog Astronauts) 케이티 피셔(Katie Fisher)와 터키의 투우차 둠루프이나르(Tuğcağ Dumlupinar)가 케피르 배양의 수분 보충(bag hydration) 및 계대 배양(passaging) 단계를 수행하고 있다. 오른쪽 상단: 배양 전 단계(Pre-incubation). 오른쪽 하단: 배양 24시간 후(24 h post-incubation).

 

 

BioNutrients-3, 곧 우주로 발사

올해 발사 예정인 바이오뉴트리언츠-3(BioNutrients-3) 실험은 이전 실험에서 얻은 데이터를 바탕으로 더욱 정교하게 설계되었다. NASA는 이 연구를 통해 우주에서 미생물을 활용한 영양소 생산 기술을 한층 더 발전시키는 것을 목표로 하고 있다.

우주비행사들은 이번 실험에서 생성된 샘플을 냉동 보관한 뒤 지구로 가져와 분석할 예정이다. 연구진은 이를 통해 효모가 우주 환경에서 얼마나 잘 자랐는지, 영양소가 충분히 생성되었는지를 평가하게 된다.

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NASA의 식품 프로젝트

NASA는 우주 장기 탐사에 대비해 다양한 우주 식량 연구를 진행하고 있다. 국제우주정거장(ISS)에서는 Veggie 프로젝트와 고급 식물 재배 실험(APH) 을 통해 신선한 채소를 키우고 있으며, 우주 식량 시스템 연구소에서는 장기 보존이 가능한 우주식을 개발하고 있다.

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미래에는 3D 프린팅 기술을 활용한 음식 제조도 가능할 것으로 기대된다. 또한, 세포 배양 육류 및 미세조류 기반 식량 연구를 통해 우주에서 단백질과 필수 영양소를 직접 생산하는 방법도 모색 중이다. 이러한 연구들은 모두 화성 탐사와 같은 장기 우주 임무에서 자급자족형 식량 시스템을 구축하기 위한 중요한 과정이다.

 

 

관속식물과 비관속식물. 은화식물과 현화식물