מהי חקלאות בחלל?
חקלאות חלל מתייחסת לטיפוח
חקלאות על גופים שמימיים כמו הירח או מאדים ישיש הרבה במשותף עם חקלאות בתחנת חלל או במושבת חלל.אבל, בהתאם לגודל של הגוף השמימי, את המורכבות של microgravity הטבוע האחרון עשוי להיעדר.
בכל סביבה יהיו הבדלים בזמינות המשאבים לתהליך חקלאות החלל: החומר האי-אורגני הדרוש לגידול צמחים, סביבת הקרקע, אינסולציה, הזמינות היחסית של פחמן דו חמצני, חנקן וחמצן וכן הלאה.חקלאות חלל.
כמה בעיות יש בחקלאות בחלל?
- מיקרו-כוח משיכה
במסלול ופוטנציאל של כדור הארץ נמוךבכוכבי לכת קולוניאליים כוח המשיכה הוא פחות ממה שהיינו רגילים. כוח המשיכה החלש משפיע על תכונות רבות בהתפתחותם של אורגניזמים, וצמחים אינם יוצאי דופן. בניסויים שבהם נשתלו אותם גידולים על כדור הארץ ועל ה- ISS, כמה מינים במסלול איבדו בצורה ניכרת בטעם ובערך התזונתי. לדוגמא, בעוברי "החלל" של הלפת בראסיקה ראפה היה הרבה פחות עמילן וחלבון (בשיעור של 24%).
- שיבוש העברת חום
בעיה זו מתרחשת אם החלל הסגור מאוורר בצורה לא טובה. במקביל מצטברים סביב הצמח חומרים אורגניים נדיפים העלולים להאט את צמיחתו.
- קרינה
תצפיות מראות שקרינה מתמדתיכול לגרום לנזק ומוטציות ב-DNA, וגם משפיע על רמת ביטוי הגנים. בהתחשב בכל זה, אי אפשר לחזות כיצד צמחים שהובאו מכדור הארץ ישתנו לאורך זמן.
- הקרקע
האדמה הארצית שלנו, שמעניקה חיים לצמחים, היאמערכת מורכבת שבה מינרלים ואורגניים הם חשובים באותה מידה. במאדים, למשל, המצב שונה לחלוטין. פני הכוכב האדום מכוסים ברגוליט - חול דק ואבק שנוצרים כאשר סלעים נהרסים על ידי רוח, תנודות טמפרטורה והשפעות מטאוריטים. אבק זה לא רק חסר חיים, אלא מסוכן לצמחים: הוא מכיל תרכובות רעילות, כולל פרכלורטים - מלחים של חומצה פרוכלורית.
כיצד להחליף אדמה?
באפריל 2014, ספינת המטען Dragon SpaceXהעביר את הצמח הירוק של ווגי לתחנת החלל הבינלאומית, ובמרץ החלו אסטרונאוטים לבדוק את מטע מסלול הדרך. המתקן שולט בצריכת אור וחומרים מזינים. באוגוסט 2015, התפריט של האסטרונאוטים כלל ירקות טריים שגדלו במיקרו-כוח משיכה.
כאשר ווגי שירת אותה, הם מתכננים להחליף אותההמפעל הגדול יותר הוא החממה האוטומטית המלאה לצמח בית (APH). ניתן יהיה לווסת פרמטרים רבים, כולל לחות, לחץ, תאורה, נפח החמצן המסופק וחומרים מזינים, ואף למדוד את הטמפרטורה של עלים בודדים.
בקטע הרוסי של החלל הבינלאומיהתחנה מפעילה חממה "לאדה" לניסוי "צמחים -2". בסוף 2016 או בתחילת 2017, גרסת ה- Lada-2 תופיע על הסיפון. המכון לבעיות רפואיות וביולוגיות של האקדמיה הרוסית למדעים עובד על פרויקטים אלה.
איך מגדלים צמחים באדמה זרה?
גננות חלל אינה מוגבלת לניסויים באפס כבידה. כדי ליישב כוכבי לכת אחרים, בני האדם יצטרכו לפתח חקלאות על קרקע שונה מזו שעל כדור הארץ, ובאטמוספירה בעלת הרכב שונה. בשנת 2014, הביולוג מייקל מאוטנר גידל אספרגוס ותפוחי אדמה על אדמת מטאוריט. כדי להשיג אדמה מתאימה לעיבוד, המטאוריט נטחן לאבקה.
מבחינה אמפירית, הוא הצליח להוכיח זאת בשטחממוצא מחוץ לכדור הארץ, חיידקים, פטריות מיקרוסקופיות וצמחים יכולים לצמוח. רוב חומר האסטרואידים מכיל פוספטים, חנקות, ולעתים מים.
- מאדים
במקרה של מאדים, שם יש הרבה חול ואבק,ריסוק הסלע אינו נדרש. אך בעיה נוספת תתעורר - הרכב האדמה. באדמת מאדים יש מתכות כבדות שכמותן המוגברת בצמחים מסוכנת לבני אדם. מדענים מהולנד סימלו אדמת מאדים וגידלו עליה עשרה יבולים של כמה מיני צמחים מאז 2013.
כתוצאה מהניסוי גילו זאת מדעניםהתוכן של מתכות כבדות באפונה, צנונית, שיפון ועגבניות שגדלו על אדמת מאדים מדומה אינו מסוכן לבני אדם. מדענים ממשיכים לחקור תפוחי אדמה וגידולים אחרים.
החוקר Wager Wamelink בודק צמחים הגדלים באדמת מאדים מדומה. צילום: ג'ופ פריסל / AFP / Getty Images
- ירח
באנלוגיה של אדמת הירח, מדענים כבר הצליחולהנביט כותנה, אבל הבעיה העיקרית היא שאף צמח לא ישרוד את שינויי טמפרטורת הירח. לדוגמה, בלילה בלוויין הטמפרטורה יכולה לרדת ל-170 מעלות.
אז, הודות למנגנון הסיני "Chang'e-4",לראשונה ניתן היה לגדל צמח תחת כוח הכבידה של הירח: זרעי כותנה נבטו.כחלק מהניסוי השתמשו מדענים סינים במיכל אטום עם מצע תזונתי מיוחד. בנוסף לזרעי כותנה הונחו בו תפוחי אדמה, לפתית וזרעי קני שורש של טל. לניסוי נעשה שימוש גם בזחלי זבובי פירות ופטריות שמרים.
כיצד יגדלו הצמחים בעתיד?
- הִידרוֹפוֹנִיקָה
בשיטה זו, צמחים גדלים במים.אתה יכול לשמור את השורשים במים כל הזמן, או להשתמש בטכניקת הגשמה והזרימה, ולהשתמש במגוון מצעים כדי להחזיק את הכמות הנכונה של נוזלים.
- אירופוניקה
במקרה זה, שורשי הצמח אינם נמצאים במים.או מצע באוויר. בקרבת מקום מותקנים מרססים העוטפים מעת לעת את השורשים באובך קל מטיפות זעירות של תמיסת תזונה. כך מקבלים צמחים גם תזונה וגם מספיק חמצן.
- אנתרופוניקה
מקור מים ודישון להידרופונימתקנים הופכים לבזבוזי צוות. שתן אסטרונאוט יכול להפוך לבסיס של דשני חנקן, ניסוי כזה כבר בוצע על כדור הארץ על ידי מדענים איטלקים.
למרות הסיכויים של הידרופוניקה, בקרב מדעניםיש גם תומכים בגינון המבוסס על אדמה מכוכבי לכת אחרים. ניסויים כאלה נערכים בהולנד מאז 2013. ביולוגים מאוניברסיטת ווגנינגן מגדלים ירקות באדמה מלאכותית הדומה מאוד להרכב הרגוליטים מפני השטח של מאדים והירח.
אדמת "מאדים" עשויה מוולקניאפר וחול מהוואי, ו"ירח" מחול מדברי באריזונה. כדי לשחזר את המרקם של הרגולית, החומר נמחץ בנוסף לאבק. מדענים כבר אספו יותר מתריסר יבולים, כולל עגבניות, אפונה, צנוניות, שיפון, בצל ירוק וצמחים אחרים בסל המזון שלהם.
רעיון נועז נוסף הוא לשנות את המאדיםאווירה באמצעות ציאנובקטריה (אצות כחולות-ירוקות). אורגניזמים קטנים אלה מסוגלים לפוטוסינתזה: מאמינים כי הם ש"נשמו "חלק משמעותי מהחמצן שתרם ל"מהפכת החמצן" בראשית הפרוטרוזואיק. בשנת 2018, צוות בינלאומי של מדענים מצא כי ציאנובקטריה יכולה לייצר גז ברמות אור נמוכות מאוד.
הישגים אחרונים
חלק מהזרעים נבטו במעבדת הקרקעאורז, שביקר בירח במסגרת משימת Chang'e-5. התחנה הבין-כוכבית הסינית (AIS) Chang'e-5 הפכה לחללית הסינית הראשונה שהגיעה לירח וחזרה לכדור הארץ. המשימה הושקה בנובמבר 2020, וקפסולת ההחזרה עם דגימות אדמת הירח נמסרה לכדור הארץ בדצמבר.
אחת ממטרות המשימה הייתה התנהלותניסויים בבחירת גידולים חקלאיים בחלל. בפרט, על סיפון "צ'אנג'-5" היו כ -40 גרם זרעי אורז, שהוחזרו לכדור הארץ לאחר משימת הירח.
הזרעים הועברו למחקרמרכז האוניברסיטה החקלאית בדרום סין. וחלק מהזרעים הללו נבטו בהצלחה. לדברי מדענים, תוצאות ניסוי זה יסייעו לחשוף את השפעת תנאי החלל על מבנים חקלאיים, וכן לפתח זני אורז בעלי תכונות ייחודיות.
קרא עוד:
משרד הבריאות הארגנטינאי חשף נתונים על תופעות לוואי בקרב אלו שקיבלו ספוטניק V
הפלטיפוס התגלה כתערובת גנטית של יונקים, עופות וזוחלים
הפלה ומדע: מה יקרה לילדים שילדו