Kas yra kosminė žemdirbystė?
Kosminė žemdirbystė reiškia auginimą
Ūkininkavimas ant dangaus kūnų, tokių kaip Mėnulis arbaMarsas turi daug bendro su ūkininkavimu kosminėje stotyje ar kosminėje kolonijoje. Tačiau, atsižvelgiant į dangaus kūno dydį, pastarajam būdingo mikrogravitacijos sudėtingumo gali nebūti.
Kiekvienos aplinkos prieinamumas skiriasikosminio žemės ūkio proceso ištekliai: augalų augimui reikalingos neorganinės medžiagos, dirvožemio aplinka, insoliacija, santykinis anglies dioksido, azoto ir deguonies prieinamumas ir kt. Kosminis ūkininkavimas.
Kaip yra kosminio ūkininkavimo problemų?
- Mikrogravitacija
Žemos žemės orbitoje ir potencialeKolonijinėse planetose gravitacija yra mažesnė nei esame įpratę. Silpna gravitacija turi įtakos daugeliui organizmų vystymosi ypatumų, ir augalai nėra išimtis. Eksperimentų metu, kai tie patys augalai buvo pasėti Žemėje ir TKS, kai kurios orbitoje esančios rūšys pastebimai prarado skonį ir maistinę vertę. Pavyzdžiui, ropės „Brassica rapa“ „kosminiuose“ embrionuose buvo daug mažiau krakmolo ir baltymų (24%).
- Šilumos perdavimo sutrikimas
Ši problema kyla, jei uždara erdvė yra blogai vėdinama. Tuo pat metu aplink augalą kaupiasi lakiosios organinės medžiagos, kurios gali sulėtinti jo augimą.
- Radiacija
Stebėjimai rodo, kad nuolatinė spinduliuotėgali sukelti DNR pažeidimus ir mutacijas, taip pat turi įtakos genų ekspresijos lygiui. Atsižvelgiant į visa tai, neįmanoma nuspėti, kaip laikui bėgant pasikeis iš Žemės atvežti augalai.
- Dirvožemis
Mūsų žemiškasis dirvožemis, kuris augalams suteikia gyvybės, yrasudėtinga sistema, kurioje tiek mineralai, tiek organinės medžiagos yra vienodai svarbios. Pavyzdžiui, Marse situacija yra visiškai kitokia. Raudonosios planetos paviršius yra padengtas regolitu - smulkiu smėliu ir dulkėmis, kurios susidaro, kai uolienas sunaikina vėjas, temperatūros svyravimai ir meteoritų poveikis. Šios dulkės yra ne tik negyvos, bet ir pavojingos augalams: jose yra toksinių junginių, įskaitant perchloratus - perchlorato rūgšties druskas.
Kaip pakeisti dirvožemį?
2014 m. Balandžio mėn. „Dragon SpaceX“ krovininis laivaspristatė „Veggie green“ augalą į Tarptautinę kosminę stotį, o kovo mėnesį astronautai pradėjo bandyti orbitos plantaciją. Įrengimas kontroliuoja šviesos ir maistinių medžiagų suvartojimą. 2015 m. Rugpjūčio mėn. Astronautų meniu buvo šviežių žalumynų, užaugintų mikrogravitacijoje.
Kai Veggie jai tarnavo, jie planuoja ją pakeistididesnis augalas yra visiškai automatinis „Advanced Plant Habitat“ (APH) šiltnamis. Bus galima reguliuoti daugybę parametrų, įskaitant drėgmę, slėgį, apšvietimą, tiekiamo deguonies ir maistinių medžiagų kiekį ir net išmatuoti atskirų lapų temperatūrą.
Rusijos tarptautinės erdvės segmentestotyje veikia šiltnamis „Lada“ eksperimentui „Augalai-2“. 2016 m. Pabaigoje arba 2017 m. Pradžioje laive pasirodys „Lada-2“ versija. Prie šių projektų dirba Rusijos mokslų akademijos Medicinos ir biologijos problemų institutas.
Kaip auginti augalus svetimame dirvožemyje?
Erdvinė sodininkystė neapsiribojaeksperimentai su nuline gravitacija. Norėdami kolonizuoti kitas planetas, žmonės turės plėtoti žemdirbystę dirvožemyje, kuris skiriasi nuo žemės, ir kitokios sudėties atmosferoje. 2014 metais biologas Michaelas Mautneris šparagus ir bulves augino meteorito dirvoje. Norint gauti dirvą, tinkamą auginimui, meteoritas buvo sumaltas į miltelius.
Remdamasis patirtimi, jis sugebėjo tai įrodyti vietojenežemiškos kilmės, gali augti bakterijos, mikroskopiniai grybai ir augalai. Daugumoje asteroidų medžiagų yra fosfatų, nitratų, o kartais ir vandens.
- Marsas
Marso atveju, kur yra daug smėlio ir dulkių,trupinti uolos nereikia. Tačiau iškils kita problema - dirvožemio sudėtis. Marso dirvožemyje yra sunkiųjų metalų, kurių padidėjęs kiekis augaluose yra pavojingas žmonėms. Mokslininkai iš Olandijos imitavo Marso dirvožemį ir nuo 2013 metų jame augino dešimt kelių augalų rūšių pasėlių.
Dėl eksperimento mokslininkai tai sužinojoimituotame Marso dirvožemyje užaugintų žirnių, ridikėlių, rugių ir pomidorų sunkiųjų metalų kiekis nėra pavojingas žmonėms. Mokslininkai toliau tiria bulves ir kitas kultūras.
Tyrėjas Wager Wamelink tikrina imituojamame Marso dirvožemyje auginamus augalus. Nuotrauka: Joepas Frisselis / AFP / „Getty Images“
- Mėnulis
Mėnulio dirvožemio analogas mokslininkams jau pavykodygsta medvilnė, tačiau pagrindinė problema yra ta, kad nė vienas augalas neišgyvens mėnulio temperatūros pokyčių. Pavyzdžiui, naktį palydove temperatūra gali nukristi iki –170 laipsnių.
Taigi Kinijos aparato „Chang'e-4“ dėkaPirmą kartą augalą pavyko išauginti veikiant mėnulio gravitacijai: išdygo medvilnės sėklos.Eksperimento metu Kinijos mokslininkai panaudojo sandarų indą su specialia maistine terpe. Be medvilnės sėklų, į jį buvo dedamos bulvių, rapsų ir Talio šakniastiebių sėklos. Eksperimentui taip pat naudotos vaisinės muselės lervos ir mielių grybai.
Kaip augalai bus auginami ateityje?
- Hidroponika
Taikant šį metodą, augalai auga vandenyje.Galite nuolat laikyti šaknis vandenyje arba naudoti atoslūgio ir srauto techniką ir naudoti įvairius substratus, kad laikytumėte reikiamą skysčio kiekį.
- Aeroponika
Šiuo atveju augalų šaknų nėra vandenyje.ar substrato būnant ore. Netoliese yra sumontuoti purkštuvai, kurie nuo mažų maistinių tirpalų lašų kartkartėmis apgaubia šaknis lengva migla. Taip augalai gauna ir mitybą, ir pakankamai deguonies.
- Antroponika
Vandens ir trąšų šaltinis hidroponikaiįrenginiai tampa įgulos atliekomis. Astronauto šlapimas gali tapti azoto trąšų pagrindu, tokį eksperimentą Žemėje jau atliko italų mokslininkai.
Nepaisant hidroponikos perspektyvų, tarp mokslininkųTaip pat yra sodininkystės, paremtos kitų planetų dirvožemiu, šalininkų. Tokie eksperimentai Nyderlanduose vyksta nuo 2013 m. Vageningeno universiteto biologai augina daržoves dirbtinėje dirvoje, kuri labai panaši į Marso ir Mėnulio paviršiaus regolitų sudėtį.
„Marso“ dirvožemis pagamintas iš ugnikalniopelenai ir smėlis iš Havajų, o „mėnulis“ iš dykumos smėlio Arizonoje. Norint atkartoti regolito tekstūrą, medžiaga papildomai susmulkinama į dulkes. Mokslininkai į savo maisto krepšelį jau surinko daugiau nei tuziną derliaus, įskaitant pomidorus, žirnius, ridikėlius, rugius, žaliuosius svogūnus ir kitus augalus.
Kita drąsi mintis - pakeisti marsiečiusatmosfera naudojant cianobakterijas (mėlynai žalius dumblius). Šie maži organizmai gali fotosintezuoti: manoma, kad būtent jie „įkvėpė“ didelę deguonies dalį, prisidėjusį prie „deguonies revoliucijos“ Proterozojaus pradžioje. 2018 m. Tarptautinė mokslininkų grupė nustatė, kad cianobakterijos gali gaminti dujas esant labai žemam apšvietimo lygiui.
Naujausi pasiekimai
Dalis sėklų išdygo žemės laboratorijojeryžių, kurie aplankė Mėnulį vykdydami Chang'e-5 misiją. Kinijos automatinė tarpplanetinė stotis (AIS) Chang'e-5 tapo pirmuoju Kinijos erdvėlaiviu, pasiekusiu Mėnulį ir grįžusiu į Žemę. Misija buvo pradėta 2020 m. lapkritį, o grįžimo kapsulė su Mėnulio dirvožemio pavyzdžiais į Žemę buvo pristatyta gruodį.
Vienas iš misijos tikslų buvo vykdytižemės ūkio augalų selekcijos kosmose eksperimentai. Visų pirma laive „Chang'e-5“ buvo apie 40 gramų ryžių sėklų, kurios buvo grąžintos į Žemę po mėnulio misijos.
Sėklos buvo perkeltos į tyrimąPietų Kinijos žemės ūkio universiteto centras. Kai kurios iš šių sėklų sėkmingai išdygo. Pasak mokslininkų, šio eksperimento rezultatai padės atskleisti kosmoso sąlygų įtaką žemės ūkio struktūroms, taip pat sukurti unikalių savybių ryžių veisles.
Skaityti daugiau:
Argentinos sveikatos apsaugos ministerija atskleidė duomenis apie šalutinį poveikį tiems, kurie gavo "Sputnik V"
Paaiškėjo, kad Platypus yra genetinis žinduolių, paukščių ir roplių mišinys
Abortas ir mokslas: kas nutiks gimdantiems vaikams