Čo je to vesmírne poľnohospodárstvo?
Vesmírne poľnohospodárstvo sa vzťahuje na kultiváciu
Poľnohospodárstvo na nebeských telesách, ako je Mesiac alebo Mars, mámá veľa spoločného s poľnohospodárstvom na vesmírnej stanici alebo vo vesmírnej kolónii.Ale v závislosti od veľkosti nebeského tela môže chýbať zložitosť mikrogravitácie, ktorá je mu vlastná.
Každé prostredie bude mať rozdiely v dostupnosti zdrojov pre proces vesmírneho poľnohospodárstva: anorganický materiál potrebný na rast rastlín, pôdne prostredie, slnečné žiarenie, relatívna dostupnosť oxidu uhličitého, dusíka a kyslíka atď.Vesmírne poľnohospodárstvo.
Aké sú problémy s vesmírnym poľnohospodárstvom?
- Mikrogravitácia
Na obežnej dráhe a potenciáli Zemena koloniálnych planétach je gravitácia menšia, ako sme zvyknutí. Slabá gravitácia ovplyvňuje mnoho znakov vývoja organizmov a rastliny nie sú výnimkou. V experimentoch, kde boli rovnaké plodiny vysadené na Zemi a na ISS, stratili niektoré druhy na obežnej dráhe znateľne chuť a výživnú hodnotu. Napríklad v „vesmírnych“ embryách okrúhlice Brassica rapa bolo oveľa menej škrobu a bielkovín (o 24%).
- Narušenie prenosu tepla
Tento problém nastáva, ak je uzavretý priestor zle vetraný. Zároveň sa okolo rastliny hromadia prchavé organické látky, ktoré môžu spomaliť jej rast.
- Žiarenie
Pozorovania ukazujú, že konštantné žiareniemôže spôsobiť poškodenie DNA a mutácie a tiež ovplyvňuje úroveň génovej expresie. Vzhľadom na toto všetko nie je možné predpovedať, ako sa budú rastliny prinesené zo Zeme časom meniť.
- Pôda
Naša pozemská pôda, ktorá dáva život rastlinám, jekomplexný systém, v ktorom sú rovnako dôležité minerály aj organické látky. Napríklad na Marse je situácia úplne iná. Povrch Červenej planéty je pokrytý regolitom - jemným pieskom a prachom, ktorý sa tvorí pri ničení skál vetrom, teplotnými výkyvmi a dopadmi meteoritov. Tento prach je nielen neživý, je nebezpečný pre rastliny: obsahuje toxické zlúčeniny vrátane chloristanov - solí kyseliny chloristej.
Ako nahradiť pôdu?
V apríli 2014 nákladná loď Dragon SpaceXdodal zelenú rastlinu Veggie na Medzinárodnú vesmírnu stanicu a v marci začali kozmonauti testovať orbitálnu plantáž. Inštalácia riadi príjem svetla a živín. V auguste 2015 bola v ponuke astronautov čerstvá zelenina pestovaná v mikrogravitácii.
Keď jej Veggie poslúži, plánujú ju vymeniťväčšou rastlinou je plne automatický skleník Advanced Plant Habitat (APH). Bude možné regulovať veľa parametrov vrátane vlhkosti, tlaku, osvetlenia, objemu dodávaného kyslíka a živín a dokonca merať teplotu jednotlivých listov.
V ruskom segmente medzinárodného vesmírustanica prevádzkuje skleník „Lada“ pre experiment „Plants-2“. Koncom roka 2016 alebo začiatkom roka 2017 sa na palube objaví verzia Lada-2. Na týchto projektoch pracuje Ústav lekárskych a biologických problémov Ruskej akadémie vied.
Ako pestovať rastliny v cudzej pôde?
Vesmírne záhradníctvo nie je obmedzené naexperimenty v nulovej gravitácii. Na kolonizáciu iných planét bude musieť človek vyvinúť poľnohospodárstvo na pôde, ktorá sa líši od pôdy na Zemi, a v atmosfére, ktorá má iné zloženie. V roku 2014 biológ Michael Mauthner pestoval špargľu a zemiaky na meteoritovej pôde. Aby sa získala pôda vhodná na kultiváciu, meteorit sa rozdrvil na prášok.
Empiricky to dokázal na zemimimozemského pôvodu môžu rásť baktérie, mikroskopické huby a rastliny. Väčšina asteroidových látok obsahuje fosfáty, dusičnany a niekedy vodu.
- mars
V prípade Marsu, kde je veľa piesku a prachu,drvenie horniny nie je potrebné. Ale nastane ďalší problém - zloženie pôdy. V pôde Marsu sa nachádzajú ťažké kovy, ktorých zvýšené množstvo v rastlinách je pre človeka nebezpečné. Vedci z Holandska napodobnili marťanskú pôdu a od roku 2013 na nej pestovali desať plodín niekoľkých druhov rastlín.
Výsledkom experimentu bolo, že to vedci zistiliobsah ťažkých kovov v hrášku, reďkovkách, raži a paradajkách pestovaných na simulovanej marťanskej pôde nie je pre človeka nebezpečný. Vedci pokračujú vo výskume zemiakov a iných plodín.
Vedkyňa Wager Wamelink kontroluje rastliny pestované v simulovanej marťanskej pôde. Foto: Joep Frissel / AFP / Getty Images
- Mesiac
V analógu lunárnej pôdy sa to už vedcom podariloklíčiť bavlnu, ale hlavným problémom je, že žiadna rastlina neprežije mesačné teplotné zmeny. Napríklad v noci na satelite môže teplota klesnúť až na -170 stupňov.
Takže vďaka čínskemu prístroju „Chang’e-4“Prvýkrát bolo možné pestovať rastlinu pod lunárnou gravitáciou: semená bavlny vyklíčili V rámci experimentu čínski vedci použili uzavretú nádobu so špeciálnym živným médiom. Okrem semien bavlníka sa do nej umiestnili semená zemiakov, repky a podzemku Talovho. Na experiment boli použité aj larvy ovocných mušiek a kvasinkové huby.
Ako sa budú rastliny pestovať v budúcnosti?
- Hydropónia
Pomocou tejto metódy rastú rastliny vo vode.Korene môžete neustále udržiavať vo vode alebo použiť techniku prílivu a odlivu. Môžete tiež použiť rôzne substráty, ktoré zadržia správne množstvo tekutiny.
- Aeroponika
V takom prípade korene rastlín nie sú vo vode.alebo substrát na vzduchu. V blízkosti sú nainštalované postrekovače, ktoré z času na čas zahalia korene ľahkým oparom z drobných kvapiek živného roztoku. Takto rastliny prijímajú výživu aj dostatok kyslíka.
- Antroponika
Zdroj vody a hnojív pre hydroponickézariadenia sa stávajú odpadom posádky. Moč astronauta sa môže stať základom dusíkatých hnojív, takýto experiment už na Zemi uskutočnili talianski vedci.
Napriek vyhliadkam hydroponie medzi vedcamiNájdu sa aj zástancovia záhradkárčenia založeného na pôde z iných planét. Takéto experimenty prebiehajú v Holandsku od roku 2013. Biológovia z Wageningenskej univerzity pestujú zeleninu v umelej pôde, ktorá svojim zložením veľmi pripomína regolity z povrchu Marsu a Mesiaca.
„Marťanská“ pôda je vyrobená zo sopečnej pôdypopol a piesok z Havaja a „lunárny“ z púštneho piesku v Arizone. Aby sa napodobnila štruktúra regolitu, materiál sa dodatočne rozdrví na prach. Vedci už zhromaždili viac ako tucet plodín vrátane paradajok, hrachu, reďkovky, raže, zelenej cibule a ďalších rastlín vo svojom košíku s potravinami.
Ďalším odvážnym nápadom je zmena Marťanaatmosféra s využitím siníc (modrozelené riasy). Tieto malé organizmy sú schopné fotosyntézy: predpokladá sa, že to boli oni, kto „nadýchol“ významnú časť kyslíka, čo prispelo k „kyslíkovej revolúcii“ na začiatku prvohôr. V roku 2018 medzinárodný tím vedcov zistil, že sinice môžu produkovať plyn pri veľmi nízkej úrovni osvetlenia.
Posledné úspechy
Niektoré semená vyklíčili v mletom laboratóriurice, ktorý navštívil Mesiac v rámci misie Chang'e-5. Čínska automatická medziplanetárna stanica (AIS) Chang'e-5 sa stala prvou čínskou kozmickou loďou, ktorá dosiahla Mesiac a vrátila sa na Zem. Misia bola spustená v novembri 2020 a návratová kapsula so vzorkami lunárnej pôdy bola doručená na Zem v decembri.
Jedným z cieľov misie bolo uskutočnenieexperimenty s výberom poľnohospodárskych plodín vo vesmíre. Najmä na palube „Chang'e-5“ bolo asi 40 gramov ryžových semien, ktoré sa po mesačnej misii vrátili na Zem.
Semená sa preniesli do výskumuCentrum Juhočínskej poľnohospodárskej univerzity. A niektoré z týchto semien klíčili úspešne. Podľa vedcov výsledky tohto experimentu pomôžu odhaliť vplyv vesmírnych podmienok na poľnohospodárske štruktúry, ako aj vyvinúť odrody ryže s jedinečnými vlastnosťami.
Čítaj viac:
Argentínske ministerstvo zdravotníctva zverejnilo údaje o vedľajších účinkoch medzi tými, ktorí dostali Sputnik V
Platypus sa ukázal byť genetickou zmesou cicavcov, vtákov a plazov
Potraty a veda: čo sa stane s deťmi, ktoré budú rodiť