Co je to vesmírné zemědělství?
Vesmírné zemědělství se týká pěstování
Hospodaření na nebeských tělesech jako je Měsíc popřMars má mnoho společného s farmařením na vesmírné stanici nebo vesmírné kolonii. Ale v závislosti na velikosti nebeského tělesa může chybět složitost mikrogravitace, která je s ním spojená.
Každé prostředí se bude lišit v dostupnostizdroje pro proces vesmírného zemědělství: anorganický materiál potřebný pro růst rostlin, půdní prostředí, sluneční záření, relativní dostupnost oxidu uhličitého, dusíku a kyslíku a tak dále. Vesmírné zemědělství.
Jaké jsou problémy vesmírného zemědělství?
- Mikrogravitace
Na oběžné dráze Země a potenciáluna koloniálních planetách je gravitace menší, než jsme zvyklí. Slabá gravitace ovlivňuje mnoho rysů vývoje organismů a rostliny nejsou výjimkou. V experimentech, kde byly na Zemi a na ISS vysazeny stejné plodiny, některé druhy na oběžné dráze znatelně ztratily chuť a nutriční hodnotu. Například v „vesmírných“ embryích tuřínu Brassica rapa bylo mnohem méně škrobu a bílkovin (o 24%).
- Narušení přenosu tepla
K tomuto problému dochází, pokud je uzavřený prostor špatně větrán. Zároveň se kolem rostliny hromadí těkavé organické látky, což může zpomalit její růst.
- Záření
Pozorování ukazují, že konstantní zářenímůže způsobit poškození a mutace DNA a také ovlivňuje úroveň genové exprese. Vzhledem k tomu všemu nelze předvídat, jak se rostliny přivezené ze Země časem změní.
- Půda
Naše pozemská půda, která dává život rostlinám, jekomplexní systém, ve kterém jsou minerály i organické látky stejně důležité. Například na Marsu je situace úplně jiná. Povrch Rudé planety je pokryt regolitem - jemným pískem a prachem, který se tvoří, když jsou kameny zničeny větrem, teplotními výkyvy a dopady meteoritů. Tento prach je nejen neživý, je také nebezpečný pro rostliny: obsahuje toxické sloučeniny, včetně chloristanu - solí kyseliny chloristé.
Jak nahradit půdu?
V dubnu 2014 nákladní loď Dragon SpaceXdodala zelenou rostlinu Veggie na Mezinárodní vesmírnou stanici a v březnu začali astronauti testovat orbitální plantáž. Zařízení řídí příjem světla a živin. V srpnu 2015 zahrnovala nabídka astronautů čerstvé bylinky pěstované v mikrogravitaci.
Když jí Veggie sloužil, plánují ji nahraditvětší rostlina je plně automatický skleník Advanced Plant Habitat (APH). Bude možné regulovat mnoho parametrů, včetně vlhkosti, tlaku, osvětlení, objemu dodávaného kyslíku a živin, a dokonce měřit teplotu jednotlivých listů.
V ruském segmentu mezinárodního prostorustanice provozuje skleník „Lada“ pro experiment „Plants-2“. Koncem roku 2016 nebo začátkem roku 2017 se na palubě objeví verze Lada-2. Na těchto projektech pracuje Ústav lékařských a biologických problémů Ruské akademie věd.
Jak pěstovat rostliny v cizí půdě?
Vesmírné zahradnictví není omezeno naexperimenty v nulové gravitaci. Aby lidé mohli kolonizovat jiné planety, budou muset vyvinout zemědělství na půdě, která se liší od půdy na Zemi, a v atmosféře, která má jiné složení. V roce 2014 biolog Michael Mautner pěstoval chřest a brambory na meteoritové půdě. Pro získání půdy vhodné pro kultivaci byl meteorit rozemlet na prášek.
Empiricky to dokázal na zemimimozemského původu mohou růst bakterie, mikroskopické houby a rostliny. Většina asteroidů obsahuje fosfáty, dusičnany a někdy vodu.
- Mars
V případě Marsu, kde je hodně písku a prachu,drcení skály není nutné. Ale nastane další problém - složení půdy. V půdě Marsu se nacházejí těžké kovy, jejichž zvýšené množství v rostlinách je pro člověka nebezpečné. Vědci z Holandska simulovali marťanskou půdu a od roku 2013 na ní vypěstovali deset plodin několika druhů rostlin.
V důsledku experimentu to vědci zjistiliobsah těžkých kovů v hrášku, ředkvičkách, žitě a rajčatech pěstovaných na simulované marťanské půdě není pro člověka nebezpečný. Vědci pokračují ve výzkumu brambor a jiných plodin.
Výzkumná sázka Wamelink kontroluje rostliny pěstované v simulované marťanské půdě. Foto: Joep Frissel / AFP / Getty Images
- Měsíc
V obdobě měsíční půdy už vědci uspěliklíčí bavlnu, ale hlavním problémem je, že žádná rostlina nepřežije změny měsíční teploty. Například v noci na satelitu může teplota klesnout až na -170 stupňů.
Takže díky čínskému aparátu „Chang’e-4“Poprvé bylo možné pěstovat rostlinu pod měsíční gravitací: semena bavlny vyklíčila V rámci experimentu použili čínští vědci uzavřenou nádobu se speciální živnou půdou. Kromě semen bavlníku do něj byly umístěny semena brambor, řepky a oddenku Tal. K pokusu byly použity také larvy ovocných mušek a kvasinkové houby.
Jak budou rostliny v budoucnu pěstovány?
- Hydroponie
S touto metodou rostou rostliny ve vodě.Kořeny můžete neustále udržovat ve vodě nebo použít techniku odlivu a odlivu a také použít různé substráty, které zadržují správné množství kapaliny.
- Aeroponie
V tomto případě nejsou kořeny rostlin ve vodě.nebo substrát ve vzduchu. V blízkosti jsou instalovány postřikovače, které čas od času obklopují kořeny lehkým oparem z drobných kapek živného roztoku. Takto rostliny přijímají jak výživu, tak dostatek kyslíku.
- Antroponie
Zdroj vody a hnojiva pro hydroponiize zařízení se stávají odpady posádky. Moč astronautů se může stát základem dusíkatých hnojiv, takový experiment již na Zemi provedli italští vědci.
Navzdory vyhlídkám hydroponie mezi vědciExistují také příznivci zahradničení založené na půdě z jiných planet. Takové experimenty probíhají v Nizozemsku od roku 2013. Biologové z Wageningen University pěstují zeleninu v umělé půdě, která svým složením velmi připomíná regolity z povrchu Marsu a Měsíce.
„Marťanská“ půda je vyrobena ze sopečné půdypopel a písek z Havaje a „měsíční“ z pouštního písku v Arizoně. Aby se napodobila textura regolitu, je materiál dodatečně rozdrcen na prach. Vědci již shromáždili více než tucet plodin, včetně rajčat, hrášku, ředkviček, žita, zelené cibule a dalších rostlin ve svém potravinovém koši.
Další odvážnou myšlenkou je změnit Marťanaatmosféra využívající sinice (modrozelené řasy). Tyto malé organismy jsou schopné fotosyntézy: věří se, že to byli oni, kdo „vydechli“ významnou část kyslíku, který přispěl k „kyslíkové revoluci“ na počátku prvohory. V roce 2018 mezinárodní tým vědců zjistil, že sinice mohou produkovat plyn při velmi nízké úrovni světla.
Nedávné úspěchy
Některá semena vyklíčila v mleté laboratořirice, který navštívil Měsíc v rámci mise Chang'e-5. Čínská automatická meziplanetární stanice (AIS) Chang'e-5 se stala první čínskou kosmickou lodí, která dosáhla Měsíce a vrátila se na Zemi. Mise byla zahájena v listopadu 2020 a návratová kapsle se vzorky měsíční půdy byla na Zemi doručena v prosinci.
Jedním z cílů mise bylo provádětexperimenty s výběrem zemědělských plodin ve vesmíru. Zejména na palubě „Chang'e-5“ bylo asi 40 gramů rýžových semen, která byla po měsíční misi vrácena na Zemi.
Semena byla přenesena do výzkumuCentrum Jihočínské zemědělské univerzity. A některá z těchto semen úspěšně vyklíčila. Podle vědců výsledky tohoto experimentu pomohou odhalit vliv vesmírných podmínek na zemědělské struktury a také vyvinout odrůdy rýže s jedinečnými vlastnostmi.
Přečtěte si více:
Argentinské ministerstvo zdravotnictví zveřejnilo údaje o vedlejších účincích mezi těmi, kteří dostávali Sputnik V
Ptakopysk se ukázal být genetickou směsí savců, ptáků a plazů
Potrat a věda: co se stane s dětmi, které porodí