Mitä avaruusviljely on?
Avaruusviljely viittaa viljelyyn
Maanviljely taivaankappaleilla, kuten Kuulla taiMarsilla on paljon yhteistä maatalouden kanssa avaruusasemalla tai avaruussiirtokunnassa. Mutta taivaankappaleen koosta riippuen jälkimmäiselle ominaista mikrogravitaation monimutkaisuus voi puuttua.
Jokaisen ympäristön saatavuudessa on erojaavaruusviljelyprosessin resurssit: kasvien kasvuun tarvittava epäorgaaninen materiaali, maaperän ympäristö, insolaatio, hiilidioksidin, typen ja hapen suhteellinen saatavuus ja niin edelleen. Avaruusviljely.
Kuinka avaruusviljelyssä on ongelmia?
- Mikropainovoima
Matalan maan kiertoradalla ja potentiaalissasiirtomaa-planeetoilla painovoima on pienempi kuin olemme tottuneet. Heikko painovoima vaikuttaa moniin organismien kehityksen piirteisiin, ja kasvit eivät ole poikkeus. Kokeissa, joissa samat viljelmät istutettiin maan päälle ja ISS: lle, jotkut kiertoradalla olevat lajit menettivät huomattavasti maunsa ja ravintoarvonsa. Esimerkiksi nauris Brassica rapan "avaruus" -alkioissa oli paljon vähemmän tärkkelystä ja proteiinia (24%).
- Lämmönsiirron häiriö
Tämä ongelma ilmenee, jos suljettu tila on huonosti tuuletettu. Samaan aikaan kasvin ympärille kerääntyy haihtuvia orgaanisia aineita, jotka voivat hidastaa sen kasvua.
- Säteily
Havainnot osoittavat, että jatkuva säteilyvoi aiheuttaa DNA-vaurioita ja mutaatioita ja vaikuttaa myös geenien ilmentymisen tasoon. Kaikki tämä huomioon ottaen on mahdotonta ennustaa, kuinka maasta tuodut kasvit muuttuvat ajan myötä.
- Maaperä
Maan maaperämme, joka antaa elämää kasveille, onmonimutkainen järjestelmä, jossa sekä mineraalit että orgaaniset aineet ovat yhtä tärkeitä. Esimerkiksi Marsilla tilanne on täysin erilainen. Punaisen planeetan pinta on peitetty regoliitilla - hienolla hiekalla ja pölyllä, joita syntyy, kun kivet tuhoutuvat tuulen, lämpötilan vaihteluiden ja meteoriittien vaikutusten vuoksi. Tämä pöly ei ole vain eloton, se on vaarallista kasveille: se sisältää myrkyllisiä yhdisteitä, mukaan lukien perklooraatit - perkloorihapon suolat.
Kuinka maaperä voidaan korvata?
Huhtikuussa 2014 Dragon SpaceX -lastialustoimitti vihannesten vihreän kasvin kansainväliselle avaruusasemalle, ja maaliskuussa astronautit alkoivat testata kiertorata-istutusta. Asennus ohjaa valon ja ravinteiden saantia. Elokuussa 2015 astronauttien valikossa oli tuoreita mikropainovoimalla kasvatettuja vihreitä.
Kun Veggie on palvellut häntä, he aikovat korvata hänetsuurempi kasvi on täysin automaattinen Advanced Plant Habitat (APH) -kasvihuone. On mahdollista säätää monia parametreja, mukaan lukien kosteus, paine, valaistus, syötetyn hapen ja ravinteiden määrä ja jopa mitata yksittäisten lehtien lämpötila.
Kansainvälisen avaruuden Venäjän segmentissäasemalla toimii kasvihuone "Lada" kokeilulle "Plants-2". Lada-2-versio ilmestyy aluksella vuoden 2016 lopulla tai vuoden 2017 alussa. Venäjän tiedeakatemian lääketieteellisten ja biologisten ongelmien instituutti työskentelee näiden projektien parissa.
Kuinka kasvattaa kasveja vieraassa maaperässä?
Avaruuspuutarhaviljely ei rajoitukokeita nollapainovoimassa. Asuttaakseen muita planeettoja ihmisten on kehitettävä maataloutta maaperällä, joka eroaa maapallon maaperästä, ja ilmakehässä, jonka koostumus on erilainen. Vuonna 2014 biologi Michael Mautner kasvatti parsaa ja perunoita meteoriittimaalla. Viljelyyn sopivan maan saamiseksi meteoriitti jauhettiin jauheeksi.
Empiirisesti hän pystyi todistamaan sen kentällämaan ulkopuolella, bakteerit, mikroskooppiset sienet ja kasvit voivat kasvaa. Suurin osa asteroidimateriaaleista sisältää fosfaatteja, nitraatteja ja joskus vettä.
- Mars
Marsin tapauksessa, jossa on paljon hiekkaa ja pölyä,kiven murskaamista ei tarvita. Mutta syntyy toinen ongelma - maaperän koostumus. Marsin maaperässä on raskasmetalleja, joiden lisääntynyt määrä kasveissa on vaarallista ihmisille. Hollantilaiset tutkijat ovat matkineet Marsin maaperää ja kasvattaneet siinä kymmenen satoa useista kasvilajeista vuodesta 2013.
Kokeilun tuloksena tutkijat selvittivät sensimuloidulla Marsin maaperällä kasvatettujen herneiden, retiisien, ruisen ja tomaattien raskasmetallien pitoisuus ei ole vaarallista ihmisille. Tutkijat jatkavat perunoiden ja muiden viljelykasvien tutkimista.
Tutkija Wager Wamelink tarkastaa Marsin simuloidussa maaperässä kasvatetut kasvit. Kuva: Joep Frissel / AFP / Getty Images
- Kuu
Kuun maaperän analogissa tutkijat ovat jo onnistuneetitävät puuvillaa, mutta suurin ongelma on, että mikään kasvi ei selviä kuun lämpötilan muutoksista. Esimerkiksi yöllä satelliitissa lämpötila voi laskea -170 asteeseen.
Joten kiitos kiinalaisen laitteen "Chang'e-4",Ensimmäistä kertaa kasvi oli mahdollista kasvattaa kuun painovoiman vaikutuksesta: puuvillan siemenet itäivät.Kokeen osana kiinalaiset tiedemiehet käyttivät suljettua astiaa erityisellä ravintoaineella. Siihen sijoitettiin puuvillansiementen lisäksi peruna-, rapsi- ja Talin juurakon siemeniä. Kokeessa käytettiin myös hedelmäkärpäsen toukkia ja hiivasieniä.
Kuinka kasveja aiotaan kasvattaa tulevaisuudessa?
- Vesiviljely
Tällä menetelmällä kasvit kasvavat vedessä.Voit pitää juuret jatkuvasti vedessä tai käyttää laskuvesi- ja virtaustekniikkaa ja käyttää myös erilaisia alustoja, jotka pitävät oikean määrän nestettä.
- Aeroponiikka
Tässä tapauksessa kasvien juuret eivät ole vedessä.tai substraatin ollessa ilmassa. Lähelle on asennettu sumuttimia, jotka peittävät juuret ajoittain kevyellä sumulla pienistä ravinneliuoksen pisaroista. Näin kasvit saavat sekä ravintoa että riittävästi happea.
- Antroponiikka
Veden lähde ja lannoite vesiviljelyynlaitoksista tulee miehistön jätteitä. Astronautin virtsasta voi tulla typpilannoitteiden perusta, italialaiset tutkijat ovat jo tehneet tällaisen kokeen maapallolla.
Huolimatta hydroponiikan näkymistä tutkijoiden keskuudessaMuiden planeettojen maaperään perustuvan puutarhanhoidon kannattajia on myös. Tällaisia kokeita on tehty Alankomaissa vuodesta 2013 lähtien. Wageningenin yliopiston biologit kasvattavat vihanneksia keinotekoisessa maaperässä, joka muistuttaa läheisesti Marsin ja Kuun pinnan regoliittien koostumusta.
"Marsin" maaperä on valmistettu vulkaanisestatuhkaa ja hiekkaa Havaijilta ja "kuun" aavikkohiekasta Arizonassa. Regoliittirakenteen jäljittelemiseksi materiaali murskataan lisäksi pölyksi. Tutkijat ovat keränneet ruokakoriinsa jo yli tusina satoa, mukaan lukien tomaatit, herneet, retiisit, ruis, vihreät sipulit ja muut kasvit.
Toinen rohkea idea on muuttaa marsiailmakehässä käyttämällä sinileviä (sinileviä). Nämä pienet organismit kykenevät fotosynteesiin: uskotaan, että juuri ne "hengittivät" merkittävän osan hapesta, jotka vaikuttivat proterozoisen alun "hapenkiertoon". Vuonna 2018 kansainvälinen tutkijaryhmä havaitsi, että syanobakteerit voivat tuottaa kaasua hyvin matalalla valaistustasolla.
Viimeaikaiset saavutukset
Osa siemenistä itänyt maalaboratoriossariisiä, joka vieraili Kuussa osana Chang'e-5-tehtävää. Kiinalaisesta automaattisesta planeettojenvälisestä asemasta (AIS) Chang'e-5 tuli ensimmäinen kiinalainen avaruusalus, joka saavutti Kuun ja palasi Maahan. Tehtävä käynnistettiin marraskuussa 2020, ja paluukapseli kuun maanäytteineen toimitettiin Maahan joulukuussa.
Yksi tehtävän tavoitteista oli suorittaakokeita maatalouden kasvien valinnasta avaruudessa. Erityisesti aluksella "Chang'e-5" oli noin 40 grammaa riisinsiemeniä, jotka palautettiin maapallolle kuutehtävän jälkeen.
Siemenet siirrettiin tutkimukseenEtelä-Kiinan maatalousyliopiston keskus. Ja jotkut näistä siemenistä ovat itäneet onnistuneesti. Tutkijoiden mukaan tämän kokeen tulokset auttavat paljastamaan avaruusolosuhteiden vaikutuksen maatalouden rakenteisiin sekä kehittämään ainutlaatuisia ominaisuuksia sisältäviä riisilajikkeita.
Lue lisää:
Argentiinan terveysministeriö julkisti tietoja sivuvaikutuksista niillä, jotka saivat Sputnik V: tä
Platypus osoittautui geneettiseksi sekoitukseksi nisäkkäistä, linnuista ja matelijoista
Abortti ja tiede: mitä tapahtuu synnyttäville lapsille