Kas ir kosmosa lauksaimniecība?
Kosmosa lauksaimniecība attiecas uz audzēšanu
Lauksaimniecība uz debess ķermeņiem, piemēram, Mēness vaiMarsam ir daudz kopīga ar lauksaimniecību kosmosa stacijā vai kosmosa kolonijā. Bet atkarībā no debess ķermeņa lieluma pēdējam raksturīgās mikrogravitācijas sarežģītības var nebūt.
Katrai videi būs atšķirīga pieejamībaresursi kosmosa lauksaimniecības procesam: neorganisks materiāls, kas nepieciešams augu augšanai, augsnes vide, insolācija, relatīvā oglekļa dioksīda, slāpekļa un skābekļa pieejamība utt. Kosmosa lauksaimniecība.
Cik problēmas ir kosmosa lauksaimniecībai?
- Mikrogravitācija
Zemes zemes orbītā un potenciālā stāvoklīuz koloniālajām planētām gravitācija ir mazāka nekā mēs esam pieraduši. Vājā gravitācija ietekmē daudzas organismu attīstības pazīmes, un augi nav izņēmums. Eksperimentos, kur vienas un tās pašas kultūras tika stādītas uz Zemes un ISS, dažas orbītā esošās sugas ievērojami zaudēja garšu un uzturvērtību. Piemēram, rāceņa Brassica rapa "kosmosa" embrijos cietes un olbaltumvielu bija daudz mazāk (par 24%).
- Siltuma pārneses traucējumi
Šī problēma rodas, ja slēgtā telpa ir slikti vēdināta. Tajā pašā laikā ap augu uzkrājas gaistošas organiskās vielas, kas var palēnināt tā augšanu.
- Radiācija
Novērojumi liecina, ka pastāvīgs starojumsvar izraisīt DNS bojājumus un mutācijas, kā arī ietekmē gēnu ekspresijas līmeni. Ņemot to visu vērā, nav iespējams paredzēt, kā laika gaitā mainīsies no Zemes atvestie augi.
- Augsne
Mūsu zemes augsne, kas augiem piešķir dzīvību, irsarežģīta sistēma, kurā gan minerāli, gan organiskās vielas ir vienlīdz svarīgas. Piemēram, uz Marsa situācija ir pavisam cita. Sarkanās planētas virsmu klāj regolīts - smalkas smiltis un putekļi, kas rodas, kad akmeņus iznīcina vējš, temperatūras svārstības un meteorīta ietekme. Šie putekļi nav tikai nedzīvi, tie ir bīstami augiem: tie satur toksiskus savienojumus, tostarp perhlorātus - perhlorskābes sāļus.
Kā nomainīt augsni?
2014. gada aprīlī Dragon SpaceX kravas kuģispiegādāja zaļo augu Veggie uz Starptautisko kosmosa staciju, un martā astronauti sāka izmēģināt orbītas plantāciju. Instalācija kontrolē gaismas un barības vielu uzņemšanu. 2015. gada augustā astronautu ēdienkartē bija svaigi zaļumi, kas audzēti mikrogravitācijā.
Kad Vegija viņai ir kalpojusi, viņi plāno viņu aizstātlielākā rūpnīca ir pilnībā automātiska Advanced Plant Habitat (APH) siltumnīca. Būs iespējams regulēt daudzus parametrus, tostarp mitrumu, spiedienu, apgaismojumu, piegādātā skābekļa un barības vielu daudzumu un pat izmērīt atsevišķu lapu temperatūru.
Starptautiskās kosmosa Krievijas segmentāstacijā darbojas siltumnīca "Lada" eksperimentam "Augi-2". 2016. gada beigās vai 2017. gada sākumā Lada-2 versija parādīsies uz kuģa. Pie šiem projektiem strādā Krievijas Zinātņu akadēmijas Medicīnisko un bioloģisko problēmu institūts.
Kā audzēt augus svešā augsnē?
Kosmosa dārzkopība neaprobežojas areksperimenti ar nulles gravitāciju. Lai kolonizētu citas planētas, cilvēkiem būs jāattīsta lauksaimniecība uz augsnes, kas atšķiras no Zemes, un atmosfērā, kuras sastāvs ir atšķirīgs. 2014. gadā biologs Maikls Mautners uz meteorīta augsnes audzēja sparģeļus un kartupeļus. Lai iegūtu audzēšanai piemērotu augsni, meteorīts tika samalts pulverī.
Pēc pieredzes viņš to spēja pierādīt uz vietasārpuszemes izcelsmes baktērijas, mikroskopiskās sēnes un augi var augt. Lielākā daļa asteroīdu materiāla satur fosfātus, nitrātus un dažreiz ūdeni.
- Mars
Marsa gadījumā, kur ir daudz smilšu un putekļu,klints sasmalcināšana nav nepieciešama. Bet radīsies vēl viena problēma - augsnes sastāvs. Marsa augsnē ir smagie metāli, kuru palielinātais daudzums augos ir bīstams cilvēkiem. Zinātnieki no Holandes ir imitējuši Marsa augsni un kopš 2013. gada tajā audzējuši desmit vairāku augu sugu kultūraugus.
Eksperimenta rezultātā zinātnieki to uzzinājasmago metālu saturs zirņos, redīsos, rudzos un tomātos, kas audzēti uz Marsa imitētās augsnes, cilvēkiem nav bīstams. Zinātnieki turpina pētīt kartupeļus un citas kultūras.
Pētnieks Wager Wamelink pārbauda augus, kas audzēti imitētā Marsa augsnē. Foto: Joep Frissel / AFP / Getty Images
- Mēness
Mēness augsnes analogā zinātniekiem jau ir izdeviesdiedzēt kokvilnu, bet galvenā problēma ir tā, ka neviens augs nepārdzīvos Mēness temperatūras izmaiņas. Piemēram, naktī uz satelīta temperatūra var noslīdēt līdz -170 grādiem.
Tātad, pateicoties ķīniešu aparātam “Chang’e-4”,Pirmo reizi bija iespējams audzēt augu zem Mēness gravitācijas: izdīgušas kokvilnas sēklas.Eksperimenta ietvaros Ķīnas zinātnieki izmantoja noslēgtu trauku ar īpašu barotni. Papildus kokvilnas sēklām tajā tika ievietotas kartupeļu, rapšu un Talas sakneņu sēklas. Eksperimentā tika izmantoti arī augļu mušu kāpuri un rauga sēnītes.
Kā augus paredzēts audzēt nākotnē?
- Hidroponika
Izmantojot šo metodi, augi aug ūdenī.Jūs varat pastāvīgi turēt saknes ūdenī vai izmantot bēguma un plūsmas tehniku, kā arī izmantot dažādus substrātus, kas tur pareizo šķidruma daudzumu.
- Aeroponika
Šajā gadījumā augu saknes neatrodas ūdenī.vai substrāts atrodoties gaisā. Blakus ir uzstādīti smidzinātāji, kas laiku pa laikam saknes apņem ar nelielu dūmaku no sīkiem barības šķīduma pilieniem. Tādā veidā augi saņem gan barību, gan pietiekamu skābekļa daudzumu.
- Antroponika
Ūdens un minerālmēslu avots hidroponikaiiekārtas kļūst par komandas atkritumiem. Astronautu urīns var kļūt par slāpekļa mēslojuma pamatu, šādu eksperimentu uz Zemes jau veikuši itāļu zinātnieki.
Neskatoties uz hidroponikas perspektīvām, zinātnieku vidūIr arī atbalstītāji dārzkopībai, kuras pamatā ir citu planētu augsne. Šādi eksperimenti Nīderlandē notiek kopš 2013. gada. Vāgeningenas universitātes biologi audzē dārzeņus mākslīgā augsnē, kas ļoti līdzinās Marsa un Mēness virsmas regolītu sastāvam.
“Marsa” augsne ir izgatavota no vulkāniskaspelni un smiltis no Havaju salām un "mēness" no tuksneša smiltīm Arizonā. Lai atkārtotu regolīta tekstūru, materiāls tiek papildus sasmalcināts putekļos. Zinātnieki savā pārtikas grozā jau ir savākuši vairāk nekā duci labības, tostarp tomātus, zirņus, redīsus, rudzus, zaļos sīpolus un citus augus.
Vēl viena drosmīga ideja ir mainīt marsietiatmosfērā, izmantojot zilaļģes (zilaļģes). Šie mazie organismi spēj fotosintēzi: tiek uzskatīts, ka tieši viņi "ieelpoja" ievērojamu skābekļa daļu, kas veicināja "skābekļa revolūciju" proterozoja sākumā. 2018. gadā starptautiska zinātnieku grupa atklāja, ka zilaļģes var radīt gāzi ļoti zemā apgaismojuma līmenī.
Jaunākie sasniegumi
Daļa sēklu sadīguši zemes laboratorijārīsu, kurš apmeklēja Mēnesi Chang'e-5 misijas ietvaros. Ķīnas automātiskā starpplanētu stacija (AIS) Chang'e-5 kļuva par pirmo Ķīnas kosmosa kuģi, kas sasniedza Mēnesi un atgriezās uz Zemes. Misija tika uzsākta 2020. gada novembrī, un atgriešanās kapsula ar Mēness augsnes paraugiem uz Zemi tika nogādāta decembrī.
Viens no misijas mērķiem bija veikteksperimenti ar lauksaimniecības kultūru selekciju kosmosā. Jo īpaši uz kuģa "Chang'e-5" atradās apmēram 40 grami rīsu sēklu, kas pēc Mēness misijas tika atgriezti uz Zemes.
Sēklas tika pārnestas uz pētījumuDienvidķīnas Lauksaimniecības universitātes centrs. Un dažas no šīm sēklām ir veiksmīgi sadīgušas. Pēc zinātnieku domām, šī eksperimenta rezultāti palīdzēs atklāt kosmosa apstākļu ietekmi uz lauksaimniecības struktūrām, kā arī izstrādāt rīsu šķirnes ar unikālām īpašībām.
Lasīt vairāk:
Argentīnas Veselības ministrija atklāja datus par blakusparādībām starp tiem, kuri saņēma Sputnik V
Platypus izrādījās ģenētisks maisījums no zīdītājiem, putniem un rāpuļiem
Aborts un zinātne: kas notiks ar bērniem, kas dzemdēs