Was ist Raumfahrt?
Unter Weltraumlandwirtschaft versteht man den Anbau
Landwirtschaft auf Himmelskörpern wie dem Mond oderDer Mars hat viel mit der Landwirtschaft auf einer Raumstation oder einer Weltraumkolonie gemeinsam. Abhängig von der Größe des Himmelskörpers kann jedoch die diesem innewohnende Komplexität der Mikrogravitation fehlen.
In jeder Umgebung gibt es Unterschiede in der VerfügbarkeitRessourcen für den Weltraumlandwirtschaftsprozess: anorganisches Material, das für das Pflanzenwachstum, die Bodenumgebung, die Sonneneinstrahlung, die relative Verfügbarkeit von Kohlendioxid, Stickstoff und Sauerstoff usw. benötigt wird. Weltraumlandwirtschaft.
Wie problematisch sind die Raumfahrt?
- Mikrogravitation
In erdnaher Umlaufbahn und PotentialAuf kolonialen Planeten ist die Schwerkraft geringer als wir es gewohnt sind. Die schwache Schwerkraft beeinflusst viele Merkmale der Entwicklung von Organismen, und Pflanzen sind keine Ausnahme. In Experimenten, in denen die gleichen Pflanzen auf der Erde und auf der ISS gepflanzt wurden, verloren einige Arten im Orbit merklich ihren Geschmack und Nährwert. Zum Beispiel gab es in den "Weltraum" -Embryonen der Rübe Brassica rapa viel weniger Stärke und Protein (um 24%).
- Unterbrechung der Wärmeübertragung
Dieses Problem tritt auf, wenn der geschlossene Raum schlecht belüftet ist. Gleichzeitig reichern sich um die Pflanze herum flüchtige organische Substanzen an, die ihr Wachstum verlangsamen können.
- Strahlung
Beobachtungen zeigen, dass die Strahlung konstant istkann DNA-Schäden und Mutationen verursachen und beeinflusst auch den Grad der Genexpression. Angesichts all dessen ist es unmöglich vorherzusagen, wie sich die von der Erde mitgebrachten Pflanzen im Laufe der Zeit verändern werden.
- Die Erde
Unser irdischer Boden, der Pflanzen Leben gibt, istEin komplexes System, in dem sowohl Mineralien als auch organische Stoffe gleich wichtig sind. Auf dem Mars zum Beispiel ist die Situation völlig anders. Die Oberfläche des Roten Planeten ist mit Regolith bedeckt - feinem Sand und Staub, der entsteht, wenn Steine durch Wind, Temperaturschwankungen und Meteoriteneinschläge zerstört werden. Dieser Staub ist nicht nur leblos, er ist auch gefährlich für Pflanzen: Er enthält giftige Verbindungen, einschließlich Perchlorate - Salze der Perchlorsäure.
Wie ersetze ich den Boden?
Im April 2014 wurde das Frachtschiff Dragon SpaceXlieferte die Veggie-Grünpflanze an die Internationale Raumstation, und im März begannen Astronauten, die Orbitalplantage zu testen. Die Installation steuert die Licht- und Nährstoffaufnahme. Im August 2015 stand auf der Speisekarte der Astronauten frisches Grün in Mikrogravitation.
Wenn Veggie ihr gedient hat, planen sie, sie zu ersetzenDie größere Pflanze ist das vollautomatische Gewächshaus Advanced Plant Habitat (APH). Es wird möglich sein, viele Parameter zu regulieren, einschließlich Feuchtigkeit, Druck, Beleuchtung, das Volumen des zugeführten Sauerstoffs und der Nährstoffe, und sogar die Temperatur einzelner Blätter zu messen.
Im russischen Segment des Internationalen WeltraumsDie Station betreibt ein Gewächshaus "Lada" für das Experiment "Plants-2". Ende 2016 oder Anfang 2017 wird die Lada-2-Version an Bord erscheinen. Das Institut für medizinische und biologische Probleme der Russischen Akademie der Wissenschaften arbeitet an diesen Projekten.
Wie züchte ich Pflanzen in fremden Böden?
Der Weltraumgartenbau ist nicht darauf beschränktExperimente in der Schwerelosigkeit. Um andere Planeten zu besiedeln, müssen die Menschen Landwirtschaft auf einem anderen Boden als auf der Erde und in einer Atmosphäre mit einer anderen Zusammensetzung entwickeln. Im Jahr 2014 baute der Biologe Michael Mautner Spargel und Kartoffeln auf Meteoritenboden an. Um einen für den Anbau geeigneten Boden zu erhalten, wurde der Meteorit zu Pulver gemahlen.
Empirisch konnte er das vor Ort beweisenBakterien, mikroskopisch kleine Pilze und Pflanzen können außerirdischen Ursprungs wachsen. Das meiste Asteroidenmaterial enthält Phosphate, Nitrate und manchmal Wasser.
- Mars
Im Fall des Mars, wo es viel Sand und Staub gibt,Das Zerkleinern des Gesteins ist nicht erforderlich. Es wird aber noch ein anderes Problem auftreten - die Zusammensetzung des Bodens. Es gibt Schwermetalle im Boden des Mars, deren erhöhte Menge in Pflanzen für den Menschen gefährlich ist. Wissenschaftler aus Holland haben Marsboden simuliert und seit 2013 zehn Pflanzen verschiedener Pflanzenarten darauf angebaut.
Als Ergebnis des Experiments fanden Wissenschaftler heraus, dassDer Gehalt an Schwermetallen in Erbsen, Radieschen, Roggen und Tomaten, die auf simuliertem Marsboden angebaut werden, ist für den Menschen nicht gefährlich. Wissenschaftler erforschen weiterhin Kartoffeln und andere Pflanzen.
Der Forscher Wager Wamelink untersucht Pflanzen, die auf simuliertem Marsboden wachsen. Foto: Joep Frissel / AFP / Getty Images
- Mond
Ein Analogon zum Mondboden ist Wissenschaftlern bereits gelungenBaumwolle zum Keimen bringen, aber das Hauptproblem besteht darin, dass keine Pflanze die Temperaturschwankungen auf dem Mond überstehen wird. Nachts kann die Temperatur auf dem Satelliten beispielsweise auf -170 Grad sinken.
Dank des chinesischen Apparats „Chang’e-4“Zum ersten Mal war es möglich, eine Pflanze unter der Schwerkraft des Mondes zu züchten: Baumwollsamen keimten. Im Rahmen des Experiments verwendeten chinesische Wissenschaftler einen verschlossenen Behälter mit einem speziellen Nährmedium. Neben Baumwollsamen wurden auch Kartoffel-, Raps- und Tal-Rhizomsamen hineingelegt. Für das Experiment wurden auch Fruchtfliegenlarven und Hefepilze verwendet.
Wie werden die Pflanzen in Zukunft angebaut?
- Hydroponik
Mit dieser Methode wachsen Pflanzen in Wasser.Sie können die Wurzeln ständig im Wasser halten oder die Ebbe-Flut-Technik verwenden und auch eine Vielzahl von Substraten verwenden, die die richtige Menge an Flüssigkeit enthalten.
- Aeroponik
In diesem Fall befinden sich die Pflanzenwurzeln nicht im Wasser.oder Substrat in der Luft. In der Nähe sind Sprühgeräte installiert, die die Wurzeln von Zeit zu Zeit mit einem leichten Dunst aus winzigen Tropfen Nährlösung umhüllen. Auf diese Weise erhalten die Pflanzen sowohl Nahrung als auch ausreichend Sauerstoff.
- Anthroponik
Eine Wasser- und Düngerquelle für die HydrokulturInstallationen werden zu Mannschaftsabfällen. Astronautenurin kann die Grundlage für Stickstoffdünger werden. Ein solches Experiment wurde bereits von italienischen Wissenschaftlern auf der Erde durchgeführt.
Trotz der Aussichten der Hydrokultur unter WissenschaftlernEs gibt auch Befürworter des Gartenbaus, der auf Erde von anderen Planeten basiert. Solche Experimente gibt es in den Niederlanden seit 2013. Biologen der Universität Wageningen bauen Gemüse in künstlichem Boden an, der der Zusammensetzung von Regolithen von der Mars- und Mondoberfläche sehr ähnlich ist.
„Mars“-Boden besteht aus VulkangesteinAsche und Sand aus Hawaii und „Lunar“ aus Wüstensand in Arizona. Um die Textur von Regolith nachzubilden, wird das Material zusätzlich zu Staub zerkleinert. Wissenschaftler haben bereits mehr als ein Dutzend Nutzpflanzen, darunter Tomaten, Erbsen, Radieschen, Roggen, Frühlingszwiebeln und andere Pflanzen, in ihrem Lebensmittelkorb gesammelt.
Eine andere mutige Idee ist es, den Marsmenschen zu ändernAtmosphäre mit Cyanobakterien (Blaualgen). Diese kleinen Organismen sind zur Photosynthese fähig: Es wird angenommen, dass sie einen signifikanten Teil des Sauerstoffs "eingeatmet" haben, der zu Beginn des Proterozoikums zur "Sauerstoffrevolution" beigetragen hat. Im Jahr 2018 fand ein internationales Wissenschaftlerteam heraus, dass Cyanobakterien bei sehr schlechten Lichtverhältnissen Gas produzieren können.
Jüngste Erfolge
Einige der Samen keimten im BodenlaborReis, der im Rahmen der Chang'e-5-Mission den Mond besuchte. Die chinesische automatische interplanetare Station (AIS) Chang'e-5 war das erste chinesische Raumschiff, das den Mond erreichte und zur Erde zurückkehrte. Die Mission wurde im November 2020 gestartet und die Rückkehrkapsel mit Mondbodenproben wurde im Dezember zur Erde geliefert.
Eines der Ziele der Mission war die DurchführungExperimente zur Auswahl landwirtschaftlicher Nutzpflanzen im Weltraum. Insbesondere an Bord der "Chang'e-5" befanden sich etwa 40 Gramm Reissamen, die nach der Mondmission auf die Erde zurückgebracht wurden.
Die Samen wurden in die Forschung übertragenZentrum der South China Agricultural University. Und einige dieser Samen sind erfolgreich gekeimt. Laut Wissenschaftlern werden die Ergebnisse dieses Experiments dazu beitragen, den Einfluss der Raumbedingungen auf landwirtschaftliche Strukturen aufzudecken und Reissorten mit einzigartigen Eigenschaften zu entwickeln.
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