Ce este agricultura spațială?
Agricultura spațială se referă la cultivare
Agricultura pe corpuri cerești precum Luna sauMarte are multe în comun cu agricultura pe o stație spațială sau o colonie spațială. Dar, în funcție de dimensiunea corpului ceresc, complexitatea microgravitației inerentă acestuia din urmă poate fi absentă.
Fiecare mediu va avea diferențe de disponibilitateresurse pentru procesul de agricultură spațială: material anorganic necesar creșterii plantelor, mediul solului, insolație, disponibilitatea relativă a dioxidului de carbon, azot și oxigen etc. Agricultura spațială.
Ce probleme există pentru agricultura spațială?
- Microgravitatea
Pe orbita și potențialul pământuluipe planetele coloniale, gravitația este mai mică decât suntem obișnuiți. Gravitația slabă afectează multe caracteristici ale dezvoltării organismelor, iar plantele nu fac excepție. În experimentele în care aceleași culturi au fost plantate pe Pământ și pe ISS, unele specii pe orbită și-au pierdut în mod vizibil gustul și valoarea nutrițională. De exemplu, în embrionii „spațiali” ai napului Brassica rapa erau mult mai puține amidon și proteine (cu 24%).
- Perturbarea transferului de căldură
Această problemă apare dacă spațiul închis este puțin ventilat. În același timp, substanțele organice volatile se acumulează în jurul plantei, ceea ce poate încetini creșterea acesteia.
- Radiații
Observațiile arată că radiația constantăpoate provoca leziuni și mutații ADN-ului și afectează, de asemenea, nivelul de expresie a genelor. Având în vedere toate acestea, este imposibil de prezis cum se vor schimba plantele aduse de pe Pământ în timp.
- Pamantul
Solul nostru pământesc, care dă viață plantelor, esteun sistem complex în care atât mineralele cât și organice sunt la fel de importante. De exemplu, pe Marte, situația este complet diferită. Suprafața Planetei Roșii este acoperită cu regolit - nisip fin și praf care se formează atunci când rocile sunt distruse de vânt, fluctuațiile de temperatură și impactul meteoritului. Acest praf nu este doar lipsit de viață, este periculos pentru plante: conține compuși toxici, inclusiv perclorați - săruri ale acidului percloric.
Cum se înlocuiește solul?
În aprilie 2014, nava de marfă Dragon SpaceXa livrat planta verde Veggie la Stația Spațială Internațională, iar în martie astronauții au început să testeze plantația orbitală. Instalația controlează aportul de lumină și nutrienți. În august 2015, meniul astronauților a inclus verdețuri proaspete cultivate în microgravitate.
Când Veggie a slujit-o, ei intenționează să o înlocuiascăplanta mai mare este sera complet automată Advanced Plant Habitat (APH). Va fi posibil să reglați mulți parametri, inclusiv umiditatea, presiunea, iluminarea, volumul de oxigen și substanțe nutritive furnizate și chiar să măsurați temperatura frunzelor individuale.
În segmentul rus al Spațiului Internaționalstația operează o seră „Lada” pentru experimentul „Plante-2”. La sfârșitul anului 2016 sau începutul anului 2017, versiunea Lada-2 va apărea la bord. Institutul pentru probleme medicale și biologice al Academiei de Științe din Rusia lucrează la aceste proiecte.
Cum să crești plante în sol străin?
Horticultura spațială nu se limitează laexperimente în gravitate zero. Pentru a coloniza alte planete, oamenii vor trebui să dezvolte agricultura pe un sol diferit de cel de pe Pământ și într-o atmosferă care are o compoziție diferită. În 2014, biologul Michael Mautner a cultivat sparanghel și cartofi pe pământ de meteoriți. Pentru a obține un sol potrivit pentru cultivare, meteoritul a fost măcinat în pulbere.
Empiric, el a reușit să demonstreze asta pe terende origine extraterestră, pot crește bacterii, ciuperci microscopice și plante. Majoritatea materialului asteroid conține fosfați, nitrați și, uneori, apă.
- Marte
În cazul lui Marte, unde există mult nisip și praf,strivirea pietrei nu este necesară. Dar va apărea o altă problemă - compoziția solului. În solul lui Marte există metale grele, a căror cantitate crescută în plante este periculoasă pentru oameni. Oamenii de știință din Olanda au simulat solul marțian și au cultivat zece culturi din mai multe specii de plante pe el din 2013.
În urma experimentului, oamenii de știință au aflat căconținutul de metale grele din mazăre, ridichi, secară și roșii cultivate pe solul marțian simulat nu este periculos pentru oameni. Oamenii de știință continuă să cerceteze cartofii și alte culturi.
Cercetătorul Wager Wamelink inspectează plantele cultivate în solul marțian simulat. Foto: Joep Frissel / AFP / Getty Images
- Luna
Într-un analog al solului lunar, oamenii de știință au reușit dejagerminează bumbacul, dar principala problemă este că nicio plantă nu va supraviețui schimbărilor de temperatură lunară. De exemplu, noaptea pe satelit temperatura poate scădea la -170 de grade.
Deci, datorită aparatului chinezesc „Chang’e-4”,Pentru prima dată, a fost posibil să crească o plantă sub gravitația lunară: au încolțit semințe de bumbac.Ca parte a experimentului, oamenii de știință chinezi au folosit un recipient sigilat cu un mediu nutritiv special. Pe lângă semințele de bumbac, în el au fost puse cartofi, rapiță și semințele de rizom lui Tal. Larvele muștelor de fructe și ciupercile de drojdie au fost, de asemenea, folosite pentru experiment.
Cum vor fi cultivate plantele în viitor?
- Hidroponie
Cu această metodă, plantele cresc în apă.Puteți păstra rădăcinile în apă tot timpul sau puteți utiliza tehnica fluxului și refluxului și puteți utiliza o varietate de substraturi pentru a menține cantitatea potrivită de lichid.
- Aeroponica
În acest caz, rădăcinile plantelor nu se află în apă.sau substrat în aer. Pulverizatoarele sunt instalate în apropiere, care din când în când învelesc rădăcinile cu o ceață ușoară din picături mici de soluție nutritivă. Acesta este modul în care plantele primesc atât nutriție, cât și suficient oxigen.
- Antroponica
O sursă de apă și îngrășământ pentru hidroponiceinstalațiile devin deșeuri ale echipajului. Urina astronautului poate deveni baza îngrășămintelor cu azot, un astfel de experiment a fost deja efectuat pe Pământ de oamenii de știință italieni.
În ciuda perspectivelor hidroponiei, printre oamenii de științăExistă și susținători ai grădinăritului bazat pe sol de pe alte planete. Astfel de experimente au loc în Țările de Jos din 2013. Biologii de la Universitatea Wageningen cultivă legume în sol artificial care seamănă foarte mult cu compoziția regoliților de pe suprafața lui Marte și a Lunii.
Solul „marțian” este făcut din vulcaniccenușă și nisip din Hawaii și „lunar” din nisipul deșertului din Arizona. Pentru a reproduce textura regolitului, materialul este zdrobit în plus în praf. Oamenii de știință au colectat deja mai mult de o duzină de culturi, inclusiv roșii, mazăre, ridichi, secară, ceapă verde și alte plante în coșul cu alimente.
O altă idee îndrăzneață este schimbarea marțianuluiatmosfera folosind cianobacterii (alge albastre-verzui). Aceste mici organisme sunt capabile de fotosinteză: se crede că tocmai ei au „respirat” o parte semnificativă a oxigenului care a contribuit la „revoluția oxigenului” la începutul proterozoicului. În 2018, o echipă internațională de oameni de știință a descoperit că cianobacteriile pot produce gaze la un nivel de lumină foarte scăzut.
Realizări recente
Unele dintre semințe au încolțit în laboratorul pământuluirice, care a vizitat Luna ca parte a misiunii Chang'e-5. Stația interplanetară automată chineză (AIS) Chang'e-5 a devenit prima navă spațială chineză care a ajuns pe Lună și a revenit pe Pământ. Misiunea a fost lansată în noiembrie 2020, iar capsula de retur cu mostre de sol lunar a fost livrată pe Pământ în decembrie.
Unul dintre obiectivele misiunii era să conducăexperimente privind selecția culturilor agricole în spațiu. În special, la bordul „Chang'e-5” se aflau aproximativ 40 de grame de semințe de orez, care au fost returnate pe Pământ după misiunea lunară.
Semințele au fost transferate cercetăriiCentrul Universității Agricole din China de Sud. Și unele dintre aceste semințe au încolțit cu succes. Potrivit oamenilor de știință, rezultatele acestui experiment vor ajuta la dezvăluirea influenței condițiilor de spațiu asupra structurilor agricole, precum și la dezvoltarea soiurilor de orez cu proprietăți unice.
Citeste mai mult:
Ministerul Sănătății din Argentina a dezvăluit date despre efectele secundare în rândul celor care au primit Sputnik V
Ornitorincul s-a dovedit a fi un amestec genetic de mamifere, păsări și reptile
Avortul și știința: ce se va întâmpla cu copiii care vor naște