宇宙農業とは何ですか？
宇宙農業とは、耕作のことを指します
月や火星などの天体での農業は、宇宙ステーションやスペースコロニーでの農業と多くの共通点があります。しかし、天体の大きさによっては、天体に内在する微小重力の複雑さが欠けている場合があります。
それぞれの環境は、植物の成長に必要な無機材料、土壌環境、日射量、二酸化炭素、窒素、酸素の相対的な利用可能性など、宇宙農業プロセスのための資源の利用可能性に違いがあります。宇宙農業。
宇宙農業にはどのような問題がありますか？
- 微小重力
На околоземной орбите и потенциальных 植民地時代の惑星では、重力は私たちが慣れているよりも小さいです。弱い重力は生物の発達の多くの特徴に影響を及ぼし、植物も例外ではありません。同じ作物が地球とISSに植えられた実験では、軌道上のいくつかの種は味と栄養価が著しく失われました。たとえば、カブBrassica rapaの「宇宙」胚では、デンプンとタンパク質がはるかに少なかった（24％）。
- 熱伝達の中断
この問題は、密閉された空間の換気が不十分な場合に発生します。同時に、揮発性の有機物質が植物の周りに蓄積し、植物の成長を遅らせる可能性があります。
- 放射線
観測によると、一定の放射線がDNA 損傷や突然変異を引き起こす可能性があり、遺伝子発現のレベルにも影響を与えます。これらすべてを考慮すると、地球からもたらされた植物が時間の経過とともにどのように変化するかを予測することは不可能です。
- 土壌
植物に命を与える私たちの地上の土壌はミネラルと有機物の両方が等しく重要である複雑なシステム。たとえば火星では、状況はまったく異なります。赤い惑星の表面はレゴリスで覆われています。これは、風、温度変動、流星の衝撃によって岩が破壊されたときに形成される細かい砂やほこりです。このほこりは生命がないだけでなく、植物にとって危険です。過塩素酸塩（過塩素酸の塩）などの有毒な化合物が含まれています。
土壌を交換する方法は？
2014年4月、DragonSpaceX貨物船ベジーグリーンプラントを国際宇宙ステーションに配達し、3月に宇宙飛行士は軌道プランテーションのテストを開始しました。この設備は、光と栄養素の摂取を制御します。 2015年8月、宇宙飛行士のメニューには、微小重力で育てられた新緑が含まれていました。
ベジーが彼女に仕えたとき、彼らは彼女を置き換えることを計画していますより大きなプラントは、全自動のAdvanced Plant Habitat（APH）温室です。湿度、圧力、照明、供給される酸素と栄養素の量を含む多くのパラメーターを調整することが可能になり、個々の葉の温度を測定することさえ可能になります。
国際宇宙のロシアのセグメントでステーションは実験「Plants-2」のために温室「Lada」を運営しています。 2016年後半または2017年初頭に、Lada-2バージョンが搭載されます。ロシア科学アカデミーの医学生物学的問題研究所はこれらのプロジェクトに取り組んでいます。
異国の地で植物を育てるには？
宇宙園芸はそれだけではありません無重力での実験。他の惑星に植民地を形成するには、人類は地球とは異なる土壌、異なる組成の大気の中で農業を開発する必要がある。 2014年、生物学者のマイケル・マウスナーは隕石の土壌でアスパラガスとジャガイモを栽培した。栽培に適した土壌を得るために、隕石を粉砕して粉末にした。
経験によって、彼は地上でそれを証明することができました地球外起源のバクテリア、微視的な菌類および植物は成長することができます。ほとんどの小惑星材料には、リン酸塩、硝酸塩、そして時には水が含まれています。
- 火星
砂やほこりが多い火星の場合、岩を砕く必要はありません。しかし、別の問題が発生します-土壌の組成。火星の土壌には重金属があり、植物中の重金属の増加は人間にとって危険です。オランダの科学者たちは火星の土壌を模倣し、2013年以来その上でいくつかの植物種の10の作物を育ててきました。
実験の結果、科学者たちは火星の模擬土壌で栽培されたエンドウ豆、大根、ライ麦、トマトの重金属の含有量は、人間にとって危険ではありません。科学者たちは、ジャガイモや他の作物の研究を続けています。
研究者のWagerWamelinkは、火星のシミュレートされた土壌で育った植物を検査します。写真：Joep Frissel / AFP / Getty Images
- 月
月の土壌の類似物では、科学者たちはすでに成功しています綿は発芽しますが、最大の問題は、月の温度変化に耐えられる植物はないということです。たとえば、夜間の衛星上では気温が -170 度まで下がることがあります。
そこで、中国の装置「嫦娥4号」のおかげで、月の重力下で植物を育てることが初めて可能になりました。綿の種子が発芽しました。実験の一環として、中国の科学者は特別な栄養培地を入れた密閉容器を使用しました。綿の種子に加えて、ジャガイモ、菜種、タルの根茎の種子がその中に置かれました。ショウジョウバエの幼虫と酵母菌も実験に使用されました。
今後、植物はどのように育てられますか？
- ハイドロポニックス
この方法では、植物は水中で成長します。根を常に水中に保つことも、エブアンドフロー技術を使用して、さまざまな基板を使用して適切な量の液体を保持することもできます。
- エアロポニックス
この場合、植物の根は水中にありません。または空中にある基板。スプレーは近くに設置されており、時々、栄養溶液の小さな滴からの軽いかすみで根を包みます。これは、植物が栄養と十分な酸素の両方を受け取る方法です。
- 人類学
ハイドロポニック用の水と肥料の供給源設備は乗組員の無駄になります。宇宙飛行士の尿は窒素肥料の基礎になる可能性があり、そのような実験はすでにイタリアの科学者によって地球上で行われています。
水耕栽培の見通しにもかかわらず、科学者の間では他の惑星の土壌を使ったガーデニングを支持する人もいます。こうした実験は2013年からオランダで行われている。ヴァーヘニンゲン大学の生物学者たちは、火星や月の表面のレゴリスの組成によく似た人工土壌で野菜を栽培している。
「火星の」土壌は火山からできているハワイの灰と砂、そしてアリゾナの砂漠の砂からの「月」。レゴリスの質感を再現するために、科学者たちはすでにトマト、エンドウ豆、大根、ライ麦、ネギ、その他の植物を含む十数種類の作物を食料かごに集めています。
もう一つの大胆な考えは火星人を変えることですシアノバクテリア（青緑色の藻）を使用した雰囲気。これらの小さな生物は光合成が可能です。プロテロゾイックの初めに「酸素革命」に貢献したのは、酸素のかなりの部分を「呼吸」したのは彼らであると考えられています。 2018年、科学者の国際チームは、シアノバクテリアが非常に低い光レベルでガスを生成できることを発見しました。
最近の成果
地上実験室で発芽した種子の一部嫦娥 5 号ミッションの一環として月を訪れたライス。 中国の自動惑星間ステーション (AIS) 嫦娥 5 号は、月に到達して地球に帰還した最初の中国の宇宙船となった。このミッションは2020年11月に開始され、月の土壌サンプルが入った帰還カプセルは12月に地球に届けられました。
ミッションの目的の1つは実施することでした宇宙での農作物の選択に関する実験。特に「Chang'e-5」には約40グラムの米の種があり、月のミッションの後に地球に返還されました。
種子は研究に移されました南シナ農業大学のセンター。そして、これらの種子のいくつかは首尾よく発芽しました。科学者によると、この実験の結果は、農業構造に対する宇宙条件の影響を明らかにするのに役立つだけでなく、独特の特性を持つ米の品種を開発するのに役立ちます。
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