Какво представлява космическото земеделие?
Космическото земеделие се отнася до отглеждането
Отглеждане на небесни тела като Луната илиМарс има много общо със земеделието на космическа станция или космическа колония. Но, в зависимост от размера на небесното тяло, сложността на микрогравитацията, присъща на последното, може да отсъства.
Всяка среда ще има разлики в наличносттаресурси за процеса на космическо земеделие: неорганични материали, необходими за растежа на растенията, почвена среда, слънчева светлина, относителна наличност на въглероден диоксид, азот и кислород и т.н. Космическо земеделие.
Как възникват проблеми при космическото земеделие?
- Микрогравитация
В ниска земна орбита и потенциална колониалните планети гравитацията е по-малка, отколкото сме свикнали. Слабата гравитация засяга много характеристики на развитието на организмите и растенията не са изключение. В експерименти, при които на Земята и на МКС са били засадени едни и същи култури, някои видове в орбита са загубили забележимо вкус и хранителна стойност. Например в "космическите" ембриони на ряпата Brassica rapa има много по-малко нишесте и протеини (с 24%).
- Нарушаване на топлообмена
Този проблем възниква, ако затвореното пространство е лошо вентилирано. В същото време около растението се натрупват летливи органични вещества, които могат да забавят растежа му.
- радиация
Наблюденията показват, че постоянната радиацияможе да причини увреждане на ДНК и мутации, а също така влияе върху нивото на генна експресия. Предвид всичко това е невъзможно да се предвиди как растенията, донесени от Земята, ще се променят с времето.
- Почвата
Нашата земна почва, която дава живот на растенията, есложна система, при която както минералите, така и органичните вещества са еднакво важни. На Марс например ситуацията е съвсем различна. Повърхността на Червената планета е покрита с реголит - фин пясък и прах, които се образуват при разрушаване на скалите от вятър, температурни колебания и въздействия на метеорити. Този прах е не само безжизнен, той е опасен за растенията: той съдържа токсични съединения, включително перхлорати - соли на перхлорна киселина.
Как да замените почвата?
През април 2014 г. товарен кораб Dragon SpaceXдостави зеленото растение Veggie на Международната космическа станция и през март астронавтите започнаха да тестват орбиталната плантация. Инсталацията контролира приема на светлина и хранителни вещества. През август 2015 г. менюто на астронавтите включваше пресни зеленчуци, отглеждани в микрогравитация.
Когато Веги й служи, те планират да я заменятпо-голямото растение е напълно автоматичната оранжерия за модерни растения (APH) Ще бъде възможно да се регулират много параметри, включително влажност, налягане, осветеност, обема на доставяния кислород и хранителни вещества и дори да се измери температурата на отделните листа.
В руския сегмент на международното пространствоСтанцията експлоатира оранжерия "Лада" за експеримента "Растения-2". В края на 2016 г. или началото на 2017 г. на борда ще се появи версията Lada-2. Институтът по медицински и биологични проблеми на Руската академия на науките работи по тези проекти.
Как да отглеждаме растения в чужда почва?
Космическата градинарство не се ограничава доексперименти при нулева гравитация. За да колонизират други планети, хората ще трябва да развиват земеделие върху почва, която се различава от тази на Земята, и в атмосфера с различен състав. През 2014 г. биологът Майкъл Маутнер отглежда аспержи и картофи върху метеоритна почва. За да се получи почва, подходяща за култивиране, метеоритът е смлян на прах.
Емпирично той успя да докаже това на мястос извънземен произход, могат да растат бактерии, микроскопични гъбички и растения. Повечето астероидни материали съдържат фосфати, нитрати и понякога вода.
- Марс
В случая с Марс, където има много пясък и прах,раздробяване на скалата не е необходимо. Но ще възникне друг проблем - съставът на почвата. В почвата на Марс има тежки метали, увеличеното количество от които в растенията е опасно за хората. Учени от Холандия са симулирали марсианска почва и са отглеждали върху нея десет култури от няколко растителни вида от 2013 г. насам.
В резултат на експеримента учените установиха товасъдържанието на тежки метали в грах, репички, ръж и домати, отглеждани на симулирана марсианска почва, не е опасно за хората. Учените продължават да изследват картофи и други култури.
Изследователят Wager Wamelink инспектира растения, отглеждани в симулирана марсианска почва. Снимка: Joep Frissel / AFP / Getty Images
- Луна
В аналог на лунната почва учените вече са успелипокълнат памук, но основният проблем е, че никое растение няма да оцелее при промените на лунната температура. Например през нощта на сателита температурата може да падне до -170 градуса.
И така, благодарение на китайския апарат "Chang'e-4",За първи път беше възможно да се отглежда растение под лунната гравитация: семена от памук покълнаха Като част от експеримента китайските учени използваха запечатан контейнер със специална хранителна среда. Освен семена от памук в него са поставени семена от картофи, рапица и коренище на Тал. За експеримента са използвани също ларви на плодова муха и дрожди.
Как ще се отглеждат растенията в бъдеще?
- Хидропоника
С този метод растенията растат във вода.Можете да държите корените във вода постоянно или да използвате техниката на приливи и отливи, а също така да използвате различни субстрати, които съдържат точното количество течност.
- Аеропоника
В този случай корените на растенията не са във водата.или субстрат, докато сте във въздуха. Наблизо са инсталирани пръскачки, които от време на време обгръщат корените с лека мъгла от мънички капки хранителен разтвор. По този начин растенията получават както хранене, така и достатъчно кислород.
- Антропоника
Източник на вода и тор за хидропонинсталациите се превръщат в отпадъци от екипажа. Астронавтската урина може да се превърне в основата на азотни торове, такъв експеримент вече е проведен на Земята от италиански учени.
Въпреки перспективите на хидропониката, сред ученитеИма и привърженици на градинарството, базирано на почва от други планети. Подобни експерименти се провеждат в Холандия от 2013 г. Биолози от университета Вагенинген отглеждат зеленчуци в изкуствена почва, която много наподобява състава на реголитите от повърхността на Марс и Луната.
„Марсианската“ почва е направена от вулканичнапепел и пясък от Хавай и „лунен“ от пустинен пясък в Аризона. За да възпроизведе текстурата на реголита, материалът допълнително се раздробява на прах. Учените вече са събрали повече от дузина култури, включително домати, грах, репички, ръж, зелен лук и други растения в кошницата си с храна.
Друга смела идея е да смените марсианецаатмосфера с използване на цианобактерии (синьо-зелени водорасли). Тези малки организми са способни на фотосинтеза: смята се, че именно те са „дишали“ значителна част от кислорода, който е допринесъл за „кислородната революция“ в началото на протерозоя. През 2018 г. международен екип от учени установи, че цианобактериите могат да произвеждат газ при много ниски нива на светлина.
Последни постижения
Някои от семената покълнаха в наземната лабораторияРайс, който посети Луната като част от мисията Chang'e-5. Китайската автоматична междупланетна станция (AIS) Chang'e-5 стана първият китайски космически кораб, който достигна Луната и се върна на Земята. Мисията стартира през ноември 2020 г., а обратната капсула с проби от лунна почва беше доставена на Земята през декември.
Една от целите на мисията беше провежданетоексперименти за селекция на земеделски култури в космоса. По-специално, на борда на "Chang'e-5" имаше около 40 грама оризови семена, които бяха върнати на Земята след лунната мисия.
Семената бяха прехвърлени в изследванетоЦентър на Южнокитайския земеделски университет. И някои от тези семена са покълнали успешно. Според учените резултатите от този експеримент ще помогнат да се разкрие влиянието на космическите условия върху селскостопанските структури, както и да се разработят сортове ориз с уникални свойства.
Прочетете още:
Министерството на здравеопазването на Аржентина разкри данни за страничните ефекти сред тези, които са получили Sputnik V
Платипът се оказа генетична смес от бозайници, птици и влечуги
Аборт и наука: какво ще се случи с децата, които ще раждат