Egy űrgyár mindenre: hogyan és miért termesztenek élelmiszereket, szerveket és csontokat az ISS -en

Mezőgazdaság az ISS -en

Az űrhajósok hónapokat töltenek az ISS-en, és szokásos étrendjük kevés gyümölcsöt, zöldséget és

zöldek - általában a Földről hozzákrakománycsomagok. E hiány miatt néha lefogynak, és megszűnhetnek az éhségérzetek. Ezért a tudósok régóta gondolkodnak azon, hogy mindent, amire szükségük van, alacsony Föld körüli pályán termesztenek. Ezenkívül ezek a technikák a jövőben segítenek a bolygók gyarmatosításában. 

2014 áprilisában a Dragon SpaceX teherhajóa Veggie zöld növényt eljuttatta a Nemzetközi Űrállomásra, és márciusban az űrhajósok elkezdték tesztelni az orbitális ültetvényt. A telepítés ellenőrzi a fény- és tápanyagfelvételt. 2015 augusztusában az űrhajósok menüjében mikrogravitációban termesztett friss zöldek voltak.

Zöldek az ISS -től

A Nemzetközi Tér orosz szegmensébenaz állomás "Lada" üvegházat üzemeltet a "Plants-2" kísérlethez. 2016 végén vagy 2017 elején a fedélzeten megjelenik a Lada-2 verzió. Az Orosz Tudományos Akadémia Orvosi és Biológiai Problémák Intézete ezen a projekten dolgozik.

De ezek a kísérletek nem voltak nehézségek nélkül, amelyekkel mi a Földön nem találkozunk a kertészkedés során:

  • Mikrogravitáció. Alacsony földi pályán és potenciálbanA kolóniabolygókon a gravitáció kisebb, mint amit megszoktunk. A gyenge gravitáció az élőlények fejlődésének számos jellemzőjét befolyásolja, és a növények sem kivételek. Azokban a kísérletekben, ahol ugyanazokat a növényeket ültették el a Földön és az ISS-en, egyes pályán keringő fajok észrevehetően elvesztették ízüket és tápértéküket. 
  • A hőmérsékletcsere megsértése... Ez a probléma akkor fordul elő, ha a zárt tér rosszul szellőzik. Ugyanakkor illékony szerves anyagok halmozódnak fel a növény körül, ami lassíthatja a növekedését.
  • sugárzás. A megfigyelések azt mutatják, hogy az állandó sugárzás DNS-károsodást és mutációkat okozhat, valamint befolyásolja a génexpresszió szintjét

A zöldségek és zöldek űrben történő termesztésének atipikus módszerei

  • Hidroponika

Az ágyak, a talaj és az agyag sokat nyomnak, így a tudósokKeresték a módját, hogy kizárják a termesztési folyamatból, ezért a kutatók egyre inkább keresik azokat a módszereket, amelyekben a zöldek és a zöldségek a vízben nőnek - a hidroponika és az aeroponika.

Folyamatosan vízben tarthatja a gyökereket, vagy használhatja az apály és az áramlás technikáját, valamint különféle hordozókat is használhat, amelyek megfelelő mennyiségű folyadékot tartanak.

  • Aeroponika

Itt a növények gyökerei nem a vízben, hanem a levegőben vannak, a közelben permetezőket szerelnek fel, amelyek időről időre beburkolják a gyökereket a tápoldat apró cseppjeinek enyhe homályával.

Így a növények táplálékot és elegendő mennyiséget kapnakaz oxigén mennyisége - a termés vízréteggel való elfojtásának kockázata sokkal kisebb, mint a klasszikus hidroponika esetében. A növénybetegségek kockázata is csökken, mivel a veszélyes mikroorganizmusok gyakran telepednek vízbe vagy nedves aljzatba.

  • Antropónia

Ebben az esetben a hidroponikus berendezésekhez szükséges vizet és műtrágyát a személyzet hulladékából vonják ki. 

Például az űrhajósok vizelete válhat alapulnitrogén műtrágyák, ilyen kísérletet végeztek már a Földön olasz tudósok. De a valóságban nem olyan egyszerű átállni erre a technológiára. Az űrhajósok ürüléke tartalmazhat például bizonyos fémek feleslegét.

Kozmikus csontok: az ISS -en csontváztöredéket növesztettek

2019 novemberében orosz tudósok előszörzéró gravitációs körülmények között nőtt a csontszerkezet töredékei. Az ISS-en végzett kísérletek során kalcium-foszfát kerámiából szövetmintákat készítettek, amelyeket élő sejtekkel töltöttek be.

Jelenleg átfogóan tanulmányozzák őket a Földön. A jövőben a technológia lehetővé teszi csontimplantátumok létrehozását az űrhajósoknak történő transzplantációhoz a távolsági bolygóközi expedíciókon.

  • Miért van szüksége csontváz töredékekre az űrben

Az ötlet logikusnak hangzik, de eddigfuturisztikus —specializált orvosi ellátás biztosítása. Szakértők szerint új űrgyógyászati ​​eszközök létrehozására van szükség, beleértve a testszövetek kialakítását súlytalanság körülményei között. A jövőben űrhajósokba ültethetik át őket, ha megbetegednek vagy megsérülnek.

  • Milyen csontváz töredékeket termesztettek

A vizsgálat során kalcium-foszfát kerámián alapuló biokompatibilis anyagokat használtak: összetétele szinte megegyezik a valódi csont szervetlen komponensével.

A fejlesztés egyedülálló tulajdonságai abban érhetők elaz anyag fiziológiai hőmérsékleten történő önszerveződésének beszámolója-jegyezte meg a Kohászati ​​és Anyagtudományi Intézet igazgatója. A.A. Baikov Orosz Tudományos Akadémia Vlagyimir Komlev.

  • Milyen technológiát alkalmaznak a csontok termesztésére

A készülék a mágneses lebegés technológiáját használja a nulla gravitációban, amelyben a tárgyat nem rétegenként hozzák létre, mint a hagyományos 3D nyomtatóknál, hanem minden oldalról egyszerre - a hógolyó formázásának elve szerint.

Ezzel a termelési módszerrel az űrhajósokkerámia részecskékből csontszövet gömb alakú töredékét lehetett kialakítani. Ezután a töredékek kölcsönhatásba léptek egymással, stabil kémiai kötéseket képezve

  • Milyen stádiumban vannak a kutatók?

Jelenleg a tudósoknak sikerült megoldaniuk az anyagok feldolgozásának összetett problémáját a biogyártási technológiák segítségével, amelyek biológiai objektumok mesterséges létrehozásával járnak. 

A műanyag és fém analógokhoz képest azonban a kerámia törékenyebb alap, amelynek használata bizonyos esetekben az implantátum további megerősítését igényelheti.

Hogyan fog haladni a szervnövelési kísérlet az ISS -en

A Zürichi Űrközpont kutatóiAz egyetem az Airbusszal együtt emberi őssejteket küldött az ISS-re, hogy organoidokat, emberi szervek mini-másolatait termeszthessék az utánpótlás repülése keretében.

A projekt a „3D organellák az űrben” nevet kapta.Oliver Ulrich és Cora Thiel, a Zürichi Egyetem kutatói fejlesztették ki, akik azt tanulmányozták, hogy a gravitáció hogyan hat az emberi sejtekre. Az Airbus Innovations csapata pedig kifejlesztette a szükséges berendezéseket és hozzáférést biztosít az ISS -hez.

  • Miért érdemes organellákat termeszteni?

Az organoidok a sejt állandó alkotóelemeibizonyos funkciókat. A toxikológiai vizsgálatok elvégezhetők mesterséges háromdimenziós organellákon, ez kizárja az állatokon végzett kísérleteket. Az organellák is helyettesíthetik a szöveti töredékeket a sérült szervek kezelésében.

  • Miért döntöttek úgy az organellák, hogy nulla gravitációban nőnek?

A kutatók megjegyzik, hogy a gravitációs erő hatására lehetetlen háromdimenziós organellákat termeszteni a Földön.

Háromdimenziós organoidok nem termeszthetők a Földön valamilyen tartóállvány nélkül. Az űrben, ahol nincs gravitáció, ez a probléma magától megoldódik.

Cora Thiel, tudós és biológus

  • Hogyan fog haladni a szervnövelési kísérlet az ISS -en

A következő küldetés során pályára állítják őketkét nő és két különböző korú férfi szöveti őssejtje. A kutatók tesztelik, mennyire megbízható módszerük, ha különböző biológiai változékonyságú sejteket használnak.

  • Az organellák űrben való termesztésének kilátásai

A tudósok azt is tervezik, hogy a jövőben az ISS -nek műhelye lesz az emberi szövetek előállítására, amelyeket a Földön tudományos célokra és az orvostudományban fel lehet használni.

Ennek a kísérletnek a sikeres végrehajtása leszvalódi áttörés az orvostudomány számára. Egyrészt a gyógyszeripari vállalatok képesek lesznek toxikológiai vizsgálatokat végezni közvetlenül az emberi szöveteken, állatkísérletek nélkül. Ezenkívül a jövőben a betegek őssejtjeiből kinőtt organellák felhasználhatók transzplantációra - talán ez segít kielégíteni a donorszervek iránti globális keresletet.

Olvasni További:

Az új elektromos autó 800 km -t tesz meg újratöltés nélkül: ez a Tesla fő versenytársa

A tudósok három éve nem tudják elkapni a Rambo -rókát. Megakadályozza, hogy ritka állatok kerüljenek az erdőbe

Egy űrhajó több kilométerre: minden, amit Kína új projektjéről tudni lehet