Mi az űrgazdálkodás?
Az űrkutatás a termesztésre utal
Az égitesteken, például a Holdon vagy a Marson való gazdálkodásSok közös vonása van az űrállomáson vagy űrkolónián való gazdálkodással.De az égi test méretétől függően az utóbbiban rejlő mikrogravitáció összetettsége hiányozhat.
Minden környezetben különbségek lesznek az űrgazdálkodási folyamathoz szükséges erőforrások rendelkezésre állásában: a növények növekedéséhez szükséges szervetlen anyag, a talaj környezete, az insoláció, a szén-dioxid, a nitrogén és az oxigén relatív elérhetősége stb.Űrgazdálkodás.
Mennyire vannak problémák az űrgazdálkodással kapcsolatban?
- Mikrogravitáció
Alacsony földi pályán és potenciálbana gyarmati bolygókon a gravitáció kisebb, mint amit megszoktunk. A gyenge gravitáció befolyásolja az organizmusok fejlődésének számos jellemzőjét, ez alól a növények sem kivétel. Azokban a kísérletekben, ahol ugyanazokat a növényeket ültették a Földre és az ISS-re, néhány pályán lévő faj észrevehetően elvesztette ízét és tápértékét. Például a fehérrépa Brassica rapa "űr" embrióiban sokkal kevesebb volt a keményítő és a fehérje (24% -kal).
- A hőátadás megszakadása
Ez a probléma akkor jelentkezik, ha a zárt tér rosszul szellőző. Ugyanakkor a növény körül illékony szerves anyagok halmozódnak fel, amelyek lassíthatják növekedését.
- Sugárzás
A megfigyelések azt mutatják, hogy az állandó sugárzásDNS-károsodást és mutációt okozhat, és befolyásolja a génexpresszió szintjét is. Mindezek ismeretében lehetetlen megjósolni, hogy a Földről hozott növények hogyan változnak az idő múlásával.
- A talaj
Földi talajunk, amely életet ad a növényeknek, azegy összetett rendszer, ahol az ásványi anyagok és a szerves anyagok egyaránt fontosak. A Marson például teljesen más a helyzet. A Vörös Bolygó felszínét regolit borítja - finom homok és por, amely akkor keletkezik, amikor a kőzetek elpusztulnak a szél, a hőmérséklet ingadozása és a meteorit hatásai miatt. Ez a por nemcsak élettelen, hanem a növényekre is veszélyes: mérgező vegyületeket tartalmaz, beleértve a perklorátokat - a perklórsav sóit.
Hogyan lehet pótolni a talajt?
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.
Amikor Veggie kiszolgálta, azt tervezik, hogy leváltjáka nagyobb üzem a teljesen automatikus Advanced Plant Habitat (APH) üvegház. Számos paramétert lehet szabályozni, beleértve a páratartalmat, a nyomást, a megvilágítást, a szállított oxigén és tápanyagok mennyiségét, sőt meg lehet mérni az egyes levelek hőmérsékletét.
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.
Hogyan lehet növényeket termeszteni idegen talajban?
Az űrkertészet nem korlátozódik errekísérletek nulla gravitációban. Más bolygók gyarmatosításához az embereknek a földitől eltérő talajon és más összetételű légkörben kell mezőgazdaságot fejleszteniük. 2014-ben Michael Mautner biológus meteorit talajon termesztett spárgát és burgonyát. A termesztésre alkalmas talaj előállításához a meteoritot porrá őrölték.
Empirikusan ezt a helyszínen be tudta bizonyítaniföldönkívüli eredetű baktériumok, mikroszkopikus gombák és növények növekedhetnek. A legtöbb aszteroida anyag foszfátokat, nitrátokat és néha vizet tartalmaz.
- Mars
A Mars esetében, ahol sok a homok és a por,a szikla törése nem szükséges. De felmerül egy másik probléma - a talaj összetétele. A Mars talajában nehézfémek találhatók, amelyek megnövekedett mennyisége a növényekben veszélyes az emberre. Holland tudósok szimulálták a marsi talajt, és 2013 óta több növényfaj tíz növényét termesztették rajta.
A kísérlet eredményeként a tudósok rájötteka szimulált marsi talajon termesztett borsó, retek, rozs és paradicsom nehézfémtartalma nem veszélyes az emberre. A tudósok továbbra is kutatják a burgonyát és más növényeket.
A Wager Wamelink kutató a szimulált marsi talajban termesztett növényeket vizsgálja. Fotó: Joep Frissel / AFP / Getty Images
- Hold
A holdtalaj analógjában a tudósok már sikerrel jártakcsíráztatják a gyapotot, de a fő probléma az, hogy egyetlen növény sem éli túl a holdhőmérséklet-változásokat. Például éjszaka a műholdon a hőmérséklet -170 fokra csökkenhet.
Tehát a kínai „Chang’e-4” készüléknek köszönhetőenElőször sikerült holdgravitáció alatt növényt termeszteni: gyapotmagok keltek ki.A kísérlet részeként kínai tudósok egy lezárt edényt használtak speciális tápközeggel. A gyapotmagon kívül burgonya, repce és Tal rizóma magvak kerültek bele. A kísérlethez gyümölcslégylárvákat és élesztőgombákat is használtak.
Hogyan fogják a jövőben termeszteni a növényeket?
- Hidroponika
Ezzel a módszerrel a növények vízben nőnek.A gyökereket folyamatosan vízben tarthatja, vagy használhatja a hullámvölgy technikáját, és különféle szubsztrátumokat is használhat, amelyek megfelelő mennyiségű folyadékot tartanak.
- Aeroponika
Ebben az esetben a növényi gyökerek nincsenek a vízben.vagy szubsztrátum, miközben a levegőben van. Permetezőgépeket helyeznek el a közelben, amelyek időről időre apró tápoldatcseppekből a gyökereket könnyű köddé teszik. A növények így kapnak táplálékot és elegendő oxigént is.
- Antropónia
Víz és műtrágya hidroponikusa létesítmények személyzeti hulladékká válnak. Az űrhajós vizelete a nitrogén műtrágyák alapjává válhat, ilyen kísérletet már végeztek a Földön olasz tudósok.
A hidroponika kilátásai ellenére a tudósok körébenVannak támogatói a más bolygók talaján alapuló kertészkedésnek is. Hollandiában 2013 óta folynak ilyen kísérletek. A Wageningeni Egyetem biológusai mesterséges talajban termesztenek zöldségeket, amelyek nagyon hasonlítanak a Mars és a Hold felszínéről származó regolitok összetételére.
A „marsi” talaj vulkáni eredetűhamu és homok Hawaiiról, és „hold” a sivatagi homokból Arizonában. A regolit textúrájának megismétlése érdekében az anyagot ráadásul porrá zúzzák. A tudósok már több mint egy tucat termést, köztük paradicsomot, borsót, retket, rozsot, zöldhagymát és más növényeket gyűjtöttek be az élelmiszerkosarukba.
Egy másik merész ötlet a marslakó megváltoztatásacianobaktériumok (kék-zöld algák) felhasználásával. Ezek a kis organizmusok képesek fotoszintézisre: úgy gondolják, hogy éppen ők "lélegezték be" az oxigén jelentős részét, ami hozzájárult a proterozoikum kezdetén az "oxigénforradalomhoz". 2018-ban egy nemzetközi tudóscsoport megállapította, hogy a cianobaktériumok nagyon alacsony megvilágítás mellett képesek gázt termelni.
Legutóbbi eredmények
A magvak egy része a földlaboratóriumban kelt kirizs, aki a Chang'e-5 küldetés részeként meglátogatta a Holdat. A kínai automatikus bolygóközi állomás (AIS) Chang'e-5 lett az első kínai űrhajó, amely elérte a Holdat és visszatért a Földre. A küldetést 2020 novemberében indították el, a holdi talajmintákat tartalmazó visszatérő kapszulát pedig decemberben szállították a Földre.
A misszió egyik célja a lebonyolítás voltkísérletek a mezőgazdasági növények kiválasztására az űrben. Különösen a "Chang'e-5" fedélzetén volt körülbelül 40 gramm rizsmag, amelyet a holdi küldetés után juttattak vissza a Földre.
A magokat átvitték a kutatásbaDél-kínai Agráregyetem Központja. Ezek közül néhány mag sikeresen kihajtott. A tudósok szerint ennek a kísérletnek az eredményei segítenek feltárni az űrviszonyoknak a mezőgazdasági szerkezetekre gyakorolt hatását, valamint kifejleszteni az egyedi tulajdonságokkal rendelkező rizsfajtákat.
Olvass tovább:
Az argentin egészségügyi minisztérium közölt adatokat a Sputnik V-t kapó betegek mellékhatásairól
A kacsacsőrű emlősök, madarak és hüllők genetikai keverékének bizonyult
Abortusz és tudomány: mi lesz a gyerekekkel, akik szülni fognak