Τι είναι η διαστημική γεωργία;
Η διαστημική γεωργία αναφέρεται στην καλλιέργεια
Καλλιέργεια σε ουράνια σώματα όπως η Σελήνη ήΟ Άρης έχει πολλά κοινά με τη γεωργία σε διαστημικό σταθμό ή διαστημική αποικία. Αλλά, ανάλογα με το μέγεθος του ουράνιου σώματος, η πολυπλοκότητα της μικροβαρύτητας που είναι εγγενής στο τελευταίο μπορεί να απουσιάζει.
Κάθε περιβάλλον θα έχει διαφορές στη διαθεσιμότηταπόροι για τη διαδικασία της διαστημικής γεωργίας: ανόργανο υλικό που απαιτείται για την ανάπτυξη των φυτών, το περιβάλλον του εδάφους, η ηλιακή ακτινοβολία, η σχετική διαθεσιμότητα διοξειδίου του άνθρακα, αζώτου και οξυγόνου κ.λπ. Διαστημική γεωργία.
Πώς υπάρχουν προβλήματα στη διαστημική καλλιέργεια;
- Μικροβαρύτητα
Σε τροχιά και δυναμικό χαμηλής γηςσε αποικιακούς πλανήτες, η βαρύτητα είναι μικρότερη από ό, τι έχουμε συνηθίσει. Η αδύναμη βαρύτητα επηρεάζει πολλά χαρακτηριστικά της ανάπτυξης οργανισμών και τα φυτά δεν αποτελούν εξαίρεση. Σε πειράματα όπου οι ίδιες καλλιέργειες φυτεύτηκαν στη Γη και στον ΔΔΣ, ορισμένα είδη σε τροχιά έχασαν αισθητά τη γεύση και τη θρεπτική αξία. Για παράδειγμα, στα "διαστημικά" έμβρυα του γογγύλι Brassica rapa υπήρχε πολύ λιγότερο άμυλο και πρωτεΐνη (κατά 24%).
- Διαταραχή της μεταφοράς θερμότητας
Αυτό το πρόβλημα παρουσιάζεται εάν ο κλειστός χώρος δεν αερίζεται καλά. Ταυτόχρονα, πτητικές οργανικές ουσίες συσσωρεύονται γύρω από το φυτό, γεγονός που μπορεί να επιβραδύνει την ανάπτυξή του.
- Ακτινοβολία
Οι παρατηρήσεις δείχνουν ότι η σταθερή ακτινοβολίαμπορεί να προκαλέσει βλάβη στο DNA και μεταλλάξεις, και επίσης επηρεάζει το επίπεδο γονιδιακής έκφρασης. Λαμβάνοντας υπόψη όλα αυτά, είναι αδύνατο να προβλεφθεί πώς θα αλλάξουν τα φυτά που προέρχονται από τη Γη με την πάροδο του χρόνου.
- Το χώμα
Το γήινο χώμα μας, που δίνει ζωή στα φυτά, είναιένα πολύπλοκο σύστημα όπου τα μέταλλα και τα οργανικά είναι εξίσου σημαντικά. Στον Άρη, για παράδειγμα, η κατάσταση είναι εντελώς διαφορετική. Η επιφάνεια του κόκκινου πλανήτη καλύπτεται με regolith - λεπτή άμμο και σκόνη που σχηματίζονται όταν οι βράχοι καταστρέφονται από τον άνεμο, τις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας και τις επιπτώσεις των μετεωριτών. Αυτή η σκόνη δεν είναι μόνο άψυχη, αλλά είναι επικίνδυνη για τα φυτά: περιέχει τοξικές ενώσεις, συμπεριλαμβανομένων υπερχλωρικών - άλατα υπερχλωρικού οξέος.
Πώς να αντικαταστήσετε το έδαφος;
Τον Απρίλιο του 2014, το φορτηγό πλοίο Dragon SpaceXπαρέδωσε το πράσινο φυτό Veggie στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό και τον Μάρτιο οι αστροναύτες άρχισαν να δοκιμάζουν την τροχιακή φυτεία. Η εγκατάσταση ελέγχει την πρόσληψη φωτός και θρεπτικών συστατικών. Τον Αύγουστο του 2015, το μενού των αστροναυτών περιελάμβανε φρέσκα βότανα που καλλιεργούνται στη μικροβαρύτητα.
Όταν η Veggie την έχει υπηρετήσει, σκοπεύουν να την αντικαταστήσουντο μεγαλύτερο εργοστάσιο είναι το πλήρως αυτόματο θερμοκήπιο Advanced Plant Habitat (APH). Θα είναι δυνατή η ρύθμιση πολλών παραμέτρων, όπως η υγρασία, η πίεση, ο φωτισμός, ο όγκος του παρεχόμενου οξυγόνου και τα θρεπτικά συστατικά, ακόμη και η μέτρηση της θερμοκρασίας των μεμονωμένων φύλλων.
Στο ρωσικό τμήμα του Διεθνούς Διαστήματοςο σταθμός λειτουργεί ένα θερμοκήπιο "Lada" για το πείραμα "Plants-2". Στα τέλη του 2016 ή στις αρχές του 2017, η έκδοση Lada-2 θα εμφανιστεί στο πλοίο. Το Ινστιτούτο Ιατρικών και Βιολογικών Προβλημάτων της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών εργάζεται σε αυτά τα έργα.
Πώς να φυτέψετε φυτά σε ξένο έδαφος;
Η διαστημική κηπουρική δεν περιορίζεται σεπειράματα σε μηδενική βαρύτητα. Για να αποικίσουν άλλους πλανήτες, οι άνθρωποι θα πρέπει να αναπτύξουν γεωργία σε έδαφος που διαφέρει από αυτό στη Γη και σε μια ατμόσφαιρα που έχει διαφορετική σύνθεση. Το 2014, ο βιολόγος Michael Mautner καλλιέργησε σπαράγγια και πατάτες σε έδαφος μετεωρίτη. Για να ληφθεί έδαφος κατάλληλο για καλλιέργεια, ο μετεωρίτης αλέστηκε σε σκόνη.
Εμπειρικά, μπόρεσε να το αποδείξει στο έδαφοςεξωγήινης προέλευσης, μπορούν να αναπτυχθούν βακτήρια, μικροσκοπικοί μύκητες και φυτά. Τα περισσότερα αστεροειδή περιέχουν φωσφορικά άλατα, νιτρικά άλατα και μερικές φορές νερό.
- Άρη
Στην περίπτωση του Άρη, όπου υπάρχει πολλή άμμος και σκόνη,Δεν απαιτείται σύνθλιψη του βράχου. Αλλά ένα άλλο πρόβλημα θα προκύψει - η σύνθεση του εδάφους. Υπάρχουν βαριά μέταλλα στο έδαφος του Άρη, η αυξημένη ποσότητα των οποίων στα φυτά είναι επικίνδυνη για τον άνθρωπο. Επιστήμονες από την Ολλανδία έχουν προσομοιώσει το έδαφος του Άρη και έχουν καλλιεργήσει δέκα καλλιέργειες διαφόρων ειδών φυτών σε αυτό από το 2013.
Ως αποτέλεσμα του πειράματος, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότιΤο περιεχόμενο βαρέων μετάλλων σε μπιζέλια, ραπανάκια, σίκαλη και ντομάτες που καλλιεργούνται σε προσομοιωμένο έδαφος του Άρη δεν είναι επικίνδυνο για τον άνθρωπο. Οι επιστήμονες συνεχίζουν να ερευνούν πατάτες και άλλες καλλιέργειες.
Ο ερευνητής Wager Wamelink επιθεωρεί φυτά που καλλιεργούνται σε προσομοιωμένο έδαφος του Άρη. Φωτογραφία: Joep Frissel / AFP / Getty Images
- Σελήνη
Σε ένα ανάλογο του σεληνιακού εδάφους, οι επιστήμονες έχουν ήδη πετύχειβλάστηση βαμβακιού, αλλά το κύριο πρόβλημα είναι ότι κανένα φυτό δεν θα επιβιώσει από τις σεληνιακές αλλαγές θερμοκρασίας. Για παράδειγμα, τη νύχτα στον δορυφόρο η θερμοκρασία μπορεί να πέσει στους -170 βαθμούς.
Έτσι, χάρη στην κινεζική συσκευή "Chang'e-4",Για πρώτη φορά, ήταν δυνατό να αναπτυχθεί ένα φυτό κάτω από τη σεληνιακή βαρύτητα: φύτρωσαν σπόροι βαμβακιού Στο πλαίσιο του πειράματος, Κινέζοι επιστήμονες χρησιμοποίησαν ένα σφραγισμένο δοχείο με ειδικό θρεπτικό μέσο. Εκτός από σπόρους βαμβακιού, τοποθετήθηκαν σπόροι πατάτας, ελαιοκράμβης και ριζώματος Ταλ. Για το πείραμα χρησιμοποιήθηκαν επίσης προνύμφες μύγας και μύκητες ζύμης.
Πώς θα καλλιεργηθούν τα φυτά στο μέλλον;
- Υδροπονική
Με αυτή τη μέθοδο, τα φυτά μεγαλώνουν στο νερό.Μπορείτε να διατηρήσετε τις ρίζες στο νερό συνεχώς ή να χρησιμοποιήσετε την τεχνική ροής και ροής, και επίσης να χρησιμοποιήσετε μια ποικιλία υποστρωμάτων που συγκρατούν τη σωστή ποσότητα υγρού.
- Αεροναυτική
Σε αυτήν την περίπτωση, οι ρίζες των φυτών δεν βρίσκονται στο νερό.ή υπόστρωμα ενώ βρίσκεστε στον αέρα. Οι ψεκαστήρες εγκαθίστανται κοντά, οι οποίοι κατά καιρούς τυλίγουν τις ρίζες με ελαφριά ομίχλη από μικροσκοπικές σταγόνες θρεπτικού διαλύματος. Έτσι τα φυτά λαμβάνουν τόσο διατροφή όσο και επαρκές οξυγόνο.
- Ανθρωπονική
Μια πηγή νερού και λιπάσματος για υδροπονικήοι εγκαταστάσεις γίνονται απόβλητα πληρώματος. Τα ούρα των αστροναυτών μπορούν να αποτελέσουν τη βάση των λιπασμάτων αζώτου, ένα τέτοιο πείραμα έχει ήδη πραγματοποιηθεί στη Γη από Ιταλούς επιστήμονες.
Παρά τις προοπτικές της υδροπονίας, μεταξύ των επιστημόνωνΥπάρχουν επίσης υποστηρικτές της κηπουρικής με βάση το έδαφος από άλλους πλανήτες. Τέτοια πειράματα γίνονται στην Ολλανδία από το 2013. Βιολόγοι από το Πανεπιστήμιο του Wageningen καλλιεργούν λαχανικά σε τεχνητό έδαφος που μοιάζει πολύ με τη σύνθεση ρεγολίθων από την επιφάνεια του Άρη και της Σελήνης.
Το «αρειανό» έδαφος είναι φτιαγμένο από ηφαιστειακόστάχτη και άμμος από τη Χαβάη και «σεληνιακή» από άμμο της ερήμου στην Αριζόνα. Για να αναπαραχθεί η υφή του ρεγολίθου, το υλικό συνθλίβεται επιπλέον σε σκόνη. Οι επιστήμονες έχουν ήδη συλλέξει περισσότερες από δώδεκα καλλιέργειες, όπως ντομάτες, μπιζέλια, ραπανάκια, σίκαλη, πράσινα κρεμμύδια και άλλα φυτά στο καλάθι τροφίμων τους.
Μια άλλη τολμηρή ιδέα είναι να αλλάξετε τον Άρηατμόσφαιρα χρησιμοποιώντας κυανοβακτήρια (μπλε-πράσινα φύκια). Αυτοί οι μικροί οργανισμοί είναι ικανοί για φωτοσύνθεση: πιστεύεται ότι αυτοί που «ανέπνευσαν» ένα σημαντικό μέρος του οξυγόνου που συνέβαλαν στην «επανάσταση του οξυγόνου» στην αρχή του Πρωτεροζωικού. Το 2018, μια διεθνής ομάδα επιστημόνων διαπίστωσε ότι τα κυανοβακτήρια μπορούν να παράγουν αέριο σε πολύ χαμηλά επίπεδα φωτός.
Πρόσφατα επιτεύγματα
Μερικοί από τους σπόρους φύτρωσαν στο αλεσμένο εργαστήριορύζι, ο οποίος επισκέφτηκε τη Σελήνη στο πλαίσιο της αποστολής Chang'e-5. Ο κινεζικός αυτόματος διαπλανητικός σταθμός (AIS) Chang'e-5 έγινε το πρώτο κινεζικό διαστημόπλοιο που έφτασε στη Σελήνη και επέστρεψε στη Γη. Η αποστολή εκτοξεύτηκε τον Νοέμβριο του 2020 και η κάψουλα επιστροφής με δείγματα σεληνιακού εδάφους παραδόθηκε στη Γη τον Δεκέμβριο.
Ένας από τους στόχους της αποστολής ήταν η διεξαγωγήπειράματα για την επιλογή γεωργικών καλλιεργειών στο διάστημα. Συγκεκριμένα, στο "Chang'e-5" υπήρχαν περίπου 40 γραμμάρια σπόρων ρυζιού, οι οποίοι επέστρεψαν στη Γη μετά τη σεληνιακή αποστολή.
Οι σπόροι μεταφέρθηκαν στην έρευναΚέντρο Γεωπονικού Πανεπιστημίου της Νότιας Κίνας. Και μερικοί από αυτούς τους σπόρους έχουν βλαστήσει με επιτυχία. Σύμφωνα με τους επιστήμονες, τα αποτελέσματα αυτού του πειράματος θα βοηθήσουν στην αποκάλυψη της επίδρασης των διαστημικών συνθηκών στις γεωργικές δομές, καθώς και στην ανάπτυξη ποικιλιών ρυζιού με μοναδικές ιδιότητες.
Διαβάστε περισσότερα:
Το Υπουργείο Υγείας της Αργεντινής αποκάλυψε στοιχεία για παρενέργειες μεταξύ εκείνων που έλαβαν Sputnik V
Ο πλατύτυπος αποδείχθηκε ένα γενετικό μείγμα θηλαστικών, πουλιών και ερπετών
Άμβλωση και επιστήμη: τι θα συμβεί στα παιδιά που θα γεννήσουν