O que é a agricultura espacial?
A agricultura espacial refere-se ao cultivo
Cultivar em corpos celestes como a Lua ouMarte tem muito em comum com a agricultura em uma estação espacial ou colônia espacial. Mas, dependendo do tamanho do corpo celeste, a complexidade da microgravidade inerente a este último pode estar ausente.
Cada ambiente terá diferenças na disponibilidaderecursos para o processo de agricultura espacial: material inorgânico necessário para o crescimento das plantas, ambiente do solo, insolação, disponibilidade relativa de dióxido de carbono, nitrogênio e oxigênio, e assim por diante. Agricultura espacial.
Quais são os problemas para a agricultura espacial?
- Microgravidade
Em órbita terrestre baixa e potencialem planetas coloniais, a gravidade é menor do que estamos acostumados A gravidade fraca afeta muitas características do desenvolvimento dos organismos, e as plantas não são exceção. Em experimentos onde as mesmas safras foram plantadas na Terra e na ISS, algumas espécies em órbita perderam notavelmente em sabor e valor nutricional. Por exemplo, nos embriões "espaciais" da Brassica rapa de nabo havia muito menos amido e proteína (em 24%).
- Interrupção da transferência de calor
Esse problema ocorre se o espaço fechado for mal ventilado. Ao mesmo tempo, substâncias orgânicas voláteis se acumulam ao redor da planta, o que pode retardar seu crescimento.
- Radiação
As observações mostram que a radiação constantepode causar danos e mutações no DNA e também afeta o nível de expressão genética. Diante de tudo isso, é impossível prever como as plantas trazidas da Terra mudarão ao longo do tempo.
- O solo
Nosso solo terreno, que dá vida às plantas, éum sistema complexo onde minerais e orgânicos são igualmente importantes. Em Marte, por exemplo, a situação é completamente diferente. A superfície do Planeta Vermelho é coberta por regolito - areia fina e poeira que se forma quando as rochas são destruídas pelo vento, flutuações de temperatura e impactos de meteoritos. Este pó não é apenas sem vida, é perigoso para as plantas: contém compostos tóxicos, incluindo percloratos - sais do ácido perclórico.
Como substituir o solo?
Em abril de 2014, o navio de carga Dragon SpaceXentregou a planta verde Veggie à Estação Espacial Internacional e, em março, os astronautas começaram a testar a plantação orbital. A instalação controla a ingestão de luz e nutrientes. Em agosto de 2015, o menu dos astronautas incluía verduras frescas cultivadas na microgravidade.
Quando Veggie a servir, eles planejam substituí-laa planta maior é a estufa Advanced Plant Habitat (APH) totalmente automática. Será possível regular vários parâmetros, incluindo umidade, pressão, iluminação, o volume de oxigênio e nutrientes fornecidos, e até medir a temperatura de cada folha.
No segmento russo do Espaço Internacionala estação opera uma estufa "Lada" para o experimento "Plantas-2". No final de 2016 ou início de 2017, a versão Lada-2 aparecerá a bordo. O Instituto de Problemas Médicos e Biológicos da Academia Russa de Ciências está trabalhando nesses projetos.
Como cultivar plantas em solo estrangeiro?
A horticultura espacial não se limita aexperimentos em gravidade zero. Para colonizar outros planetas, os humanos terão de desenvolver a agricultura num solo diferente do da Terra e numa atmosfera com uma composição diferente. Em 2014, o biólogo Michael Mautner cultivou aspargos e batatas em solo de meteorito. Para obter solo adequado para cultivo, o meteorito foi transformado em pó.
Por experiência, ele foi capaz de provar que no terrenode origem extraterrestre, podem crescer bactérias, fungos microscópicos e plantas. A maioria dos asteróides contém fosfatos, nitratos e, às vezes, água.
- Marte
No caso de Marte, onde há muita areia e poeira,o esmagamento da rocha não é necessário. Mas outro problema surgirá - a composição do solo. Existem metais pesados no solo de Marte, cuja quantidade aumentada nas plantas é perigosa para os humanos. Cientistas da Holanda imitaram o solo marciano e cultivaram dez safras de várias espécies de plantas desde 2013.
Como resultado do experimento, os cientistas descobriram queo conteúdo de metais pesados em ervilhas, rabanetes, centeio e tomates cultivados em solo marciano simulado não é perigoso para os humanos. Os cientistas continuam pesquisando batatas e outras culturas.
O pesquisador Wager Wamelink inspeciona plantas cultivadas em solo marciano simulado. Foto: Joep Frissel / AFP / Getty Images
- Lua
Num análogo do solo lunar, os cientistas já conseguiramgerminar o algodão, mas o principal problema é que nenhuma planta sobreviverá às mudanças de temperatura lunar. Por exemplo, à noite no satélite a temperatura pode cair para -170 graus.
Então, graças ao aparelho chinês “Chang’e-4”,Pela primeira vez, foi possível cultivar uma planta sob a gravidade lunar: sementes de algodão brotaram. Como parte do experimento, os cientistas chineses usaram um recipiente lacrado com um meio nutriente especial. Além de sementes de algodão, foram colocadas sementes de batata, colza e rizoma de Tal. Larvas de mosca-das-frutas e fungos de levedura também foram utilizados no experimento.
Como as plantas serão cultivadas no futuro?
- Hidroponia
Com esse método, as plantas crescem na água.Você pode manter as raízes na água constantemente ou usar a técnica de fluxo e refluxo, e também usar uma variedade de substratos que retêm a quantidade certa de líquido.
- Aeropônica
Neste caso, as raízes das plantas não estão na água.ou substrato no ar. Pulverizadores são instalados nas proximidades, que de tempos em tempos envolvem as raízes com uma leve névoa de pequenas gotas de solução nutritiva. É assim que as plantas recebem nutrição e oxigênio suficiente.
- Antropônica
Uma fonte de água e fertilizante para hidroponiaas instalações tornam-se resíduos da tripulação. Urina de astronauta pode se tornar a base de fertilizantes de nitrogênio, um experimento como esse já foi realizado na Terra por cientistas italianos.
Apesar das perspectivas da hidroponia, entre os cientistasHá também defensores da jardinagem baseada em solos de outros planetas. Tais experiências têm sido realizadas na Holanda desde 2013. Biólogos da Universidade de Wageningen estão cultivando vegetais em solo artificial que se assemelha muito à composição dos regolitos da superfície de Marte e da Lua.
O solo “marciano” é feito de material vulcânicocinzas e areia do Havaí e “lunar” da areia do deserto do Arizona. Para replicar a textura do regolito, o material é adicionalmente reduzido a pó. Os cientistas já coletaram mais de uma dúzia de culturas, incluindo tomates, ervilhas, rabanetes, centeio, cebolinha e outras plantas em sua cesta de alimentos.
Outra ideia ousada é mudar o marcianoatmosfera usando cianobactérias (algas verde-azuladas). Esses pequenos organismos são capazes de fotossíntese: acredita-se que foram eles que "respiraram" uma parte significativa do oxigênio que contribuiu para a "revolução do oxigênio" no início do Proterozóico. Em 2018, uma equipe internacional de cientistas descobriu que as cianobactérias podem produzir gás em níveis de luz muito baixos.
Conquistas recentes
Algumas das sementes brotaram no laboratório terrestrerice, que visitou a Lua como parte da missão Chang'e-5. A estação interplanetária automática chinesa (AIS) Chang'e-5 se tornou a primeira espaçonave chinesa a alcançar a Lua e retornar à Terra. A missão foi lançada em novembro de 2020, e a cápsula de retorno com amostras do solo lunar foi entregue à Terra em dezembro.
Um dos objetivos da missão era conduzirexperimentos de seleção de culturas agrícolas no espaço. Em particular, a bordo do "Chang'e-5" havia cerca de 40 gramas de sementes de arroz, que foram devolvidas à Terra após a missão lunar.
As sementes foram transferidas para a pesquisaCentro da Universidade Agrícola do Sul da China. E algumas dessas sementes germinaram com sucesso. Segundo os cientistas, os resultados desta experiência vão ajudar a revelar a influência das condições do espaço nas estruturas agrícolas, bem como a desenvolver variedades de arroz com propriedades únicas.
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