Сільське господарство на МКС
Космонавти проводять на МКС місяці і в їхньому звичайному раціоні мало фруктів, овочів та
У квітні 2014 року вантажний корабель Dragon SpaceXдоставив на Міжнародну космічну станцію установку для вирощування зелені Veggie, а в березні астронавти почали тестувати орбітальну плантацію. Установка контролює світло і надходження поживних речовин. У серпні 2015 меню астронавтів включили свіжу зелень, вирощену в умовах мікрогравітації.
Зелень з МКС
У російському сегменті Міжнародної космічноїстанції діє оранжерея «Лада» для експерименту «Рослини-2». В кінця 2016 або початку 2017 року на борту з'явиться версія «Лада-2». Над цими проектами працює Інститут медико-біологічних проблем РАН.
Але всі ці експерименти не обійшлися без складнощів, з якими ми на Землі не стикаємося під час садівництва:
- мікрогравітація. На навколоземній орбіті та на потенційнихпланетах-колоніях сила тяжіння менша за звичну нам. Слабка гравітація впливає на багато особливостей розвитку організмів, і рослини не виняток. В експериментах, де одні й самі культури висаджували Землі і МКС, деякі види на орбіті помітно втрачали смак і поживності.
- порушення темплообмена. Така проблема виникає, якщо замкнутий простір погано вентилюється. При цьому навколо рослини накопичуються летючі органічні речовини, здатні загальмувати його ріст.
- радіація. Спостереження показують, що постійне випромінювання може викликати пошкодження ДНК і мутації, а також впливає на рівень експресії генів
Нетипові методи вирощування овочів і зелені в космосі
- гідропоніка
Грядки, ґрунт та глина багато важать, тому вченішукали способи виключити його з процесу вирощування.
Можна тримати коріння у воді постійно або використовувати методику припливу-відпливу, а також використовувати різноманітні субстрати, які утримують потрібну кількість рідини.
- аеропоніка
Тут коріння растейний знаходяться не у воді, а в повітрі. Поруч встановлені розпилювачі, які іноді обволікають коріння легкою серпанком з крихітних крапель живильного розчину.
Так рослини отримують і харчування, і достатнякількість кисню - ризик задушити урожай шаром води набагато нижче, ніж у випадку з класичної гідропонікою. Зменшується і ризик хвороби рослин, так як небезпечні мікроорганізми часто поселяються в воді або вологому субстраті.
- Антропоніка
У цьому випадку вода та добрива для гідропонних установок беруться з відходів життєдіяльності екіпажу.
Наприклад сеча астронавтів може стати основоюазотних добрив, такий досвід вже провели на Землі італійські вчені. Але в реальності перейти на цю технологію не так просто. У екскрементах астронавтів може виявитися, наприклад, надлишок деяких металів.
Космічні кістки: на МКС виростили фрагмент скелета
У листопаді 2019 року російські вчені впершевиростили фрагменти кісткової структури за умов невагомості. У ході експериментів на МКС було виготовлено зразки тканини з кальцій-фосфатної кераміки, які заселили живими клітинами.
В даний час їх всебічно вивчають на Землі. В майбутньому технологія дозволить створювати кісткові імплантати для пересадки космонавтам, що знаходяться в далеких міжпланетних експедиціях.
- Навіщо можуть знадобитися фрагменти скелета в космосі
Ідея звучить логічно, але поки що сильнофутуристично — щоб надавати спеціалізовану медичну допомогу. На думку експертів, необхідно створювати нові засоби космічної медицини, у тому числі для формування тканин організму в умовах невагомості. У майбутньому їх можна буде пересадити космонавтам, якщо вони захворіють чи отримають травму.
- З чого вирощували фрагменти скелета
У дослідженні використовували біосумісні матеріали на основі кальцій-фосфатної кераміки: вона за своїм складом практично ідентична неорганічної складової цієї кістки.
Унікальні властивості розробки досягаються зарахунок самоорганізації матеріалу при фізіологічних температурах, зазначив директор Інституту металургії та матеріалознавства ім. А.А. Байкова РАН Володимир Комлєв.
- За якою технологією вирощують кістки
Прилад працює за технологією магнітної левітації в невагомості, при якій об'єкт створюється не пошарово, як в звичайних 3D-принтерах, а відразу з усіх боків - за принципом ліплення сніжку.
За допомогою такого способу виробництва космонавтамвдалося сформувати з керамічних частинок фрагмент кісткової тканини сфероидной форми. Після чого фрагменти почали взаємодіяти один з одним, утворюючи стійкі хімічні зв'язки
- На якому етапі знаходяться дослідники
В даний час вченим вдалося вирішити складне завдання обробки матеріалу за допомогою біофабрикаційних технологій, які мають на увазі штучне створення біологічних об'єктів.
Однак у порівнянні з пластиковими і металевими аналогами кераміка є більш крихкою основою, використання якої в ряді випадків може зажадати додаткового зміцнення імпланта.
Як пройде експеримент з вирощування органів на МКС
Дослідники з Космічного центру Цюріхськогоуніверситету спільно з Airbus в рамках польоту по поповненню запасів відправили на МКС стовбурові клітини людини для вирощування органоїдів, - міні-копій людських органів.
Проект отримав назву «3D органели в космосі».Він був розроблений дослідниками Цюріхського університету Олівером Ульріхом і корою Тіль, які вивчили, як гравітація впливає на людські клітини. Команда Airbus Innovations, в свою чергу, розробила необхідне обладнання і забезпечує доступ до МКС.
- Навіщо вирощувати органели
Органели - постійні частини клітини, що виконуютьпевні функції. На штучних тривимірних органелах можна проводити токсикологічні дослідження, це дозволить виключити експерименти на тваринах. Також органоидами можна замінювати фрагменти тканини при лікуванні пошкоджених органів.
- Чому органели вирішили вирощувати в невагомості
Дослідники відзначають, що на Землі вирощувати тривимірні органели неможливо через сили земного тяжіння.
На Землі не можна виростити тривимірні органоїди без будь-якого каркасу, що підтримує. У космосі, де немає гравітації, ця проблема вирішується сама собою.
Кора Тіль, вчений та біолог
- Як пройде експеримент з вирощування органів на МКС
Під час наступної місії на орбіту відправлятьтканинні стовбурові клітини двох жінок і двох чоловіків різного віку. Дослідники перевірять, наскільки надійний їх метод при використанні клітин з різною біологічною мінливістю.
- Перспективи вирощування органоїдів в космосі
Також вчені планують, що в майбутньому на МКС буде майстерня з виробництва людських тканин, які можна буде використовувати на Землі в наукових цілях і в медицині.
Успішне проведення даного експерименту станесправжнім проривом для медицини. З одного боку, фармацевтичні компанії зможуть проводити токсикологічні дослідження відразу на тканинах людини, без необхідності проведення експериментів на тваринах. Крім того, в майбутньому органели, вирощені зі стовбурових клітин пацієнтів, можуть бути використані для трансплантації - можливо, це допоможе задовольнити світовий попит на донорські органи.
Читати далі:
Новий електрокар проїжджає 800 км без підзарядки: це головний конкурент Tesla
Вчені три роки не можуть зловити лисиця Рембо. Він заважає випустити в ліс рідкісних тварин
Космічний корабель в кілька кілометрів: все, що відомо про новий проект Китаю