Rolnictwo na ISS
Astronauci spędzają miesiące na ISS, a ich zwykła dieta uboga jest w owoce, warzywa i...
W kwietniu 2014 roku statek towarowy Dragon SpaceXdostarczył zieloną roślinę Veggie na Międzynarodową Stację Kosmiczną, aw marcu astronauci rozpoczęli testowanie orbitalnej plantacji. Instalacja kontroluje pobór światła i składników odżywczych. W sierpniu 2015 roku w menu astronautów znajdowały się świeże warzywa uprawiane w warunkach mikrograwitacji.
Zieloni z ISS
W rosyjskim segmencie przestrzeni międzynarodowejStacja obsługuje szklarnię „Lada” do eksperymentu „Rośliny-2”. Pod koniec 2016 lub na początku 2017 roku na pokładzie pojawi się wersja Łada-2. Nad tymi projektami pracuje Instytut Problemów Medycznych i Biologicznych Rosyjskiej Akademii Nauk.
Ale wszystkie te eksperymenty nie były pozbawione trudności, których my na Ziemi nie napotykamy podczas ogrodnictwa:
- Mikrograwitacja. Na niskiej orbicie okołoziemskiej i w potencjaleNa planetach kolonialnych grawitacja jest mniejsza niż ta, do której jesteśmy przyzwyczajeni. Słaba grawitacja wpływa na wiele cech rozwoju organizmów, a rośliny nie są wyjątkiem. W eksperymentach, w których zasadzono te same rośliny na Ziemi i na ISS, niektóre gatunki na orbicie zauważalnie straciły smak i wartość odżywczą.
- Naruszenie wymiany temperatury... Ten problem występuje, gdy zamknięta przestrzeń jest słabo wentylowana. Jednocześnie wokół rośliny gromadzą się lotne substancje organiczne, które mogą spowolnić jej wzrost.
- Promieniowanie. Obserwacje pokazują, że ciągłe promieniowanie może powodować uszkodzenia i mutacje DNA, a także wpływa na poziom ekspresji genów
Nietypowe metody uprawy warzyw i zieleni w kosmosie
- Hydroponika
Łóżka, gleba i glina dużo ważą, więc naukowcySzukali sposobów na wykluczenie go z procesu uprawy. Dlatego badacze coraz częściej sięgają po metody uprawy warzyw i warzyw w wodzie – hydroponikę i aeroponikę.
Możesz stale utrzymywać korzenie w wodzie lub stosować technikę przypływów i odpływów, a także używać różnych podłoży, które utrzymują odpowiednią ilość płynu.
- Aeroponics
Tutaj korzenie roślin nie znajdują się w wodzie, ale w powietrzu, w pobliżu instalowane są opryskiwacze, które od czasu do czasu otaczają korzenie lekką mgiełką drobnych kropelek pożywki.
W ten sposób rośliny otrzymują zarówno odżywianie, jak i wystarczającą ilośćilość tlenu – ryzyko zaduszenia plonu warstwą wody jest znacznie mniejsze niż w przypadku klasycznej hydroponiki. Zmniejsza się również ryzyko chorób roślin, ponieważ niebezpieczne mikroorganizmy często osadzają się w wodzie lub wilgotnych podłożach.
- Antroponika
W tym przypadku woda i nawozy do instalacji hydroponicznych pobierane są z odpadów załogi.
Na przykład mocz astronautów może stać się podstawąnawozy azotowe, taki eksperyment przeprowadzili już na Ziemi włoscy naukowcy. Ale w rzeczywistości przejście na tę technologię nie jest takie łatwe. Odchody astronautów mogą zawierać np. nadmiar niektórych metali.
Kosmiczne kości: na ISS wyhodowano fragment szkieletu
W listopadzie 2019 r. rosyjscy naukowcy po raz pierwszywyrosły fragmenty struktury kostnej w warunkach zerowej grawitacji. Podczas eksperymentów na ISS pobrano próbki tkanek z ceramiki z fosforanu wapnia, które wypełniono żywymi komórkami.
Obecnie są wszechstronnie badane na Ziemi. W przyszłości technologia umożliwi tworzenie implantów kostnych do przeszczepiania astronautom podczas dalekich wypraw międzyplanetarnych.
- Dlaczego możesz potrzebować fragmentów szkieletu w kosmosie
Pomysł wydaje się logiczny, ale na raziefuturystyczny —zapewnienie specjalistycznej opieki medycznej. Według ekspertów konieczne jest stworzenie nowych środków medycyny kosmicznej, m.in. kształtowania tkanek organizmu w warunkach nieważkości. W przyszłości będzie można je przeszczepić astronautom, jeśli zachorują lub odniosą obrażenia.
- Z jakich fragmentów szkieletu wyhodowano
W badaniach wykorzystano materiały biokompatybilne na bazie ceramiki fosforanu wapnia: jej skład jest niemal identyczny z nieorganicznym składnikiem prawdziwej kości.
Unikalne właściwości zabudowy uzyskuje się wo samoorganizacji materiału w temperaturach fizjologicznych – zauważył dyrektor Instytutu Metalurgii i Inżynierii Materiałowej. AA Rosyjska Akademia Nauk Bajkowa Władimir Komlew.
- Jaka technologia jest używana do uprawy kości
Urządzenie działa z wykorzystaniem technologii lewitacji magnetycznej w stanie nieważkości, w której obiekt nie jest tworzony warstwa po warstwie, jak w konwencjonalnych drukarkach 3D, ale ze wszystkich stron jednocześnie – zgodnie z zasadą formowania kuli śnieżnej.
Dzięki tej metodzie produkcji astronauciudało się wytworzyć sferoidalny fragment tkanki kostnej z cząstek ceramicznych. Po czym fragmenty zaczęły ze sobą oddziaływać, tworząc stabilne wiązania chemiczne
- Na jakim etapie są naukowcy?
Obecnie naukowcom udało się rozwiązać złożony problem przetwarzania materiału za pomocą technologii biofabrykacji, które polegają na sztucznym tworzeniu obiektów biologicznych.
Jednak w porównaniu z analogami plastikowymi i metalowymi, ceramika jest bardziej delikatną podstawą, której zastosowanie w niektórych przypadkach może wymagać dodatkowego wzmocnienia implantu.
Jak przebiegnie eksperyment z hodowlą organów na ISS?
Naukowcy z Centrum Kosmicznego w ZurychuUniwersytet wraz z Airbusem wysłał ludzkie komórki macierzyste do ISS, aby hodować organoidy, minikopie ludzkich narządów, w ramach lotu z zaopatrzeniem.
Projekt nazwano „organelle 3D w przestrzeni”.Został opracowany przez naukowców z Uniwersytetu w Zurychu, Olivera Ulricha i Corę Thiel, którzy badali wpływ grawitacji na ludzkie komórki. Z kolei zespół Airbus Innovations opracował niezbędny sprzęt i zapewnia dostęp do ISS.
- Po co uprawiać organelle
Organoidy są stałymi częściami komórki, które wykonująniektóre funkcje. Badania toksykologiczne można prowadzić na sztucznych trójwymiarowych organellach, co wyeliminuje eksperymenty na zwierzętach. Również organelle mogą zastępować fragmenty tkanek w leczeniu uszkodzonych narządów.
- Dlaczego organelle zdecydowały się rosnąć w zerowej grawitacji?
Naukowcy zauważają, że na Ziemi niemożliwe jest wyhodowanie trójwymiarowych organelli z powodu siły grawitacji.
Trójwymiarowe organoidy nie mogą być hodowane na Ziemi bez pewnego rodzaju rusztowania podtrzymującego. W kosmosie, gdzie nie ma grawitacji, problem ten rozwiązuje się sam.
Cora Thiel, naukowiec i biolog
- Jak przebiegnie eksperyment z hodowlą organów na ISS?
Podczas następnej misji zostaną wysłane na orbitętkankowe komórki macierzyste dwóch kobiet i dwóch mężczyzn w różnym wieku. Naukowcy sprawdzą, na ile niezawodna jest ich metoda przy użyciu komórek o różnej zmienności biologicznej.
- Perspektywy uprawy organelli w kosmosie
Naukowcy planują też, że w przyszłości na ISS powstanie warsztat do produkcji tkanek ludzkich, które będą mogły być wykorzystywane na Ziemi do celów naukowych i medycznych.
Pomyślne wdrożenie tego eksperymentu stanie sięprawdziwy przełom w medycynie. Z jednej strony firmy farmaceutyczne będą mogły prowadzić badania toksykologiczne bezpośrednio na tkankach ludzkich, bez konieczności przeprowadzania eksperymentów na zwierzętach. Ponadto w przyszłości organelle wyhodowane z komórek macierzystych pacjentów mogą zostać wykorzystane do przeszczepów – być może pomoże to zaspokoić globalne zapotrzebowanie na narządy dawców.
Czytać Dalej:
Nowy samochód elektryczny przejeżdża 800 km bez ładowania: to główny konkurent Tesli
Od trzech lat naukowcom nie udało się złapać lisa Rambo. Zapobiega wypuszczaniu rzadkich zwierząt do lasu
Statek kosmiczny oddalony o kilka kilometrów: wszystko, co wiadomo o nowym chińskim projekcie