Важность выращивания в космосе
Свежие овощи, фрукты, зелень – основной рацион человека, необходимый для бодрости и здоровья. Космонавтам, находящимся на орбите Земли, периодически направляют свежую зелень, фрукты, овощи, но этого недостаточно. Мечта обитателей МКС – собственный огород, снабжающий растениями всю команду.
Выращивание растений в космосе полезно не только для физического, но и для психического здоровья астронавтов. Они подвергаются всевозможным рискам, сталкиваются с внештатными ситуациями. Доказано, что садоводство снимает стресс, дарит ощущение благополучия, снижает уровень тревожности.
- Ничто не сравнится с запахом настоящей, живой зелени в царстве машин, - восторженно заметил астронавт Дон Петтит на одном из интервью.
Как говорят ученые, космическое земледелие – билет в будущее человечества. Владея технологиями огородничества в невесомости, можно колонизировать другие планеты. Живые растения способны полностью обеспечить переселенцев кислородом и свежим питанием во время длительного перелета на Луну, Марс, другие планеты.
Первые растения, которые полетели в космос
С начала покорения космоса растения сопровождают человека в процессе освоения внеземного пространства.
Важно! Первыми побывали в космосе семена кукурузы. Суборбитальный полет состоялся в 1946 на ракете «Фау-2».
В 1960г. эксперимент повторили. На этот раз Землю облетели семена пшеницы, кукурузы, лука, гороха и водоросли хлореллы. Растения отправились на орбиты вместе с Белкой и Стрелкой на корабле «Спутник» в 1960 г.
Один из интереснейших экспериментов – пребывание семян в открытом космосе. Исследование проводили в 2007 – 2008 гг. Ученые хотели выявить изменения в структуре зерен после пребывания в открытом космосе, оценить их всхожесть.
Семена томата, редиса, ячменя, риса, горчицы, никандра и арабидопсиса неоднократно пребывали в свободном полете. Их помещали в специальные емкости и закрепляли за обшивкой МКС. Затем зерна привезли на землю и посадили. Доказали свою живучесть и проросли все участники эксперимента, кроме томата.
Первые семена, которые проросли в космосе
В 2016 г. в мировой прессе появилось сообщение о том, что на Международной космической станции впервые в истории человечества Скотт Келли вырастил цветок астры-циннии.
Американский астронавт не был первопроходцем в этой области. Результаты первых экспериментов были обнародованы еще в 1982г., когда советские космонавты выращивали цветы на орбитальной станции «Салют-7».
За 211 суток космического полета экипаж космической станции совершил более 300 экспериментов, в том числе и медико-биологических.
Основное исследование заключалась в культивировании арабидопсиса (резуховидка Таля) в невесомости. Для растения построили герметичную камеру с 5ю емкостями и источником света. Вместо земли использовали субстрат из агара с высоким содержанием воды.
Стебли поднимались медленно, но в августе 1982 г. растение покрылось бутонами и цветами. Спустя 2 недели резуховидка выпустила стручки с семенами.
Интересно! Первый букет нежных белых цветов арабидопсиса подарили космонавту Светлане Савицкой.
На Земле исследования продолжались. В привезенных с орбиты экземплярах оказалось около 200 семян. Значит, представители земной растительности могут проходить в космосе полный цикл – от семени до семени. Позже советские космонавты проводили аналогичные эксперименты с горохом и пшеницей.
Внимание! На орбите россияне вывели уникальный «космический хлопчатник». Ранее самым ценным и дорогим считался египетский хлопок, длина волокна которого достигала 7 см. На «Салюте-7» вывели сорт, длина волокна которого – 20 см. Элитный вид хлопка в наши дни выращивают в Узбекистане.
Недавно китайским астронавтам первые удалось вырастить картофель на Луне. Произошло это в 2019 г. на зонде «Чанъэ-4», выброшенном на спутник земли. Во время эксперимента "проклюнулся" хлопок, картофель и рапс.
Проблемы выращивания в космосе
Культивировать растения во внеземном пространстве непросто. Ежедневно астронавты-огородники преодолевают массу сложностей:
- Отсутствие силы тяжести. Из-за этого цветок не понимает, в какую сторону ему расти. Решение вопроса – искусственный свет, к которому тянутся стебли.
- Невозможно поливать обитателей космического огорода, шарики воды разлетаются в разные стороны. Бортовые оранжереи оснащают системой дозированного полуавтоматического полива.
- Космическая радиация, ведущая к мутации и повреждению ДНК. Теперь цветы высаживают в специальных боксах, защищенных от радиационного воздействия.
- Отсутствие цветения у гороха, лука, листовой капусты. Проблема решена с помощью смены условий культивации.
- Нарушение теплообмена, возникающее при плохой вентиляции замкнутого пространства. Выход – принудительное искусственное проветривание.
Астронавты поясняют, что сложностей масса и не все можно преодолеть. Иногда случается то, что невозможно объяснить. Как рассказала Галина Нечитайло, доктор биологических наук, есть в истории российских биологических экспериментов необычный факт.
Клетки женьшеня пребывали на космической станции длительный срок, но особо не развивались. Когда космонавты отправились на Землю, забыли забрать женьшень. Следующий экипаж обнаружил, что культура не просто жива, а увеличилась в 6 раз!
Где выращивают растения в космосе
Многочисленные эксперименты в космосе показали, что семена в открытых емкостях прорастают, но не дают плодов. Поэтому основной упор биологи сделали на закрытых мини оранжереях. Основная российская разработка на сегодняшний день – комплекс «Лада» и «Лада-2», расположенные в российском секторе Международной космической станции, в котором выращивают:
- сою;
- ячмень;
- горох;
- редис;
- картофель;
- карликовую пшеницу.
Планируются эксперименты с томатами, сладким перцем, карликовой пшеницей. Основные задачи экспериментов:
- Исследование реакции растений на условия полета.
- Безопасность употребления в пищу 2-го, 3-го поколения съедобных плодов.
- Анализ продуктивности посева.
- Разработка методов очистки и дезинфекции урожая.
- Наблюдение за болезнетворными микроорганизмами и их влияние на посевы.
Интересно! В августе 2015 г. астронавты МКС впервые в истории космонавтики вырастили и съели листья салата Ромэн.
Технологии космического земледелия постоянно совершенствуются. Оранжерея Veggie, разработанная американскими учеными, отличается от «Лады» подвижными стенками. Они сжимаются, пока росток маленький и увеличиваются в размерах по мере роста саженца. Комплекс снабжен LED светильниками красных, зеленых и синих тонов.
Астронавты впервые успешно вырастили редис
Недавно, 7 декабря 2020 г. в мире прогремела ошеломляющая новость. Астронавты, работающие на борту МКС, вырастили редис.
Ранее у биологов получалось культивировать зелень, а теперь, в рамках программы Plant Habitat-02, ученые добились успеха с корнеплодом.
Редис выращен в герметичной камере APH, оснащенной системой Veggie, доставляющей жидкость растениям. Специальные датчики контролируют уровень влажности и температуры, а за ростом саженца можно наблюдать с помощью видеокамер.
Корнеплод был выбран для эксперимента благодаря способности созревать за 27-28 дней. Если удастся наладить массовое производство, редис может стать основой натурального питания обитателей МКС.
Интересно! Ученые из Нидерландов сажают овощи и зелень в грунт, аналогичный марсианскому и лунному. Они собрали уже более 10 урожаев гороха, редиса, томатов, зелени.
Современные биологи оптимистично смотрят на растениеводство вне пределов Земли. Активно исследуются новые технологии, способные вывести культивирование растений на новый уровень.
Способы посадить огород без земли:
- Классическая гидропоника. Семена, посаженные в жидкий питательный раствор.
- Методика прилива и отлива. Корни периодически омывает вода.
- Использование субстратов, удерживающих влагу.
- Аэропоника. Корни растений находятся в воздухе, в котором распыляется мелкие капли питательного раствора.
- Антропоника. Питательными веществами для зеленых «пассажиров» служат отходы жизнедеятельности членов экипажа.
Большинство методов успешно опробованы на земле. Например, на антарктической станции Neumayer-Station III немецкие ученые оборудовали оранжерею, используя метод аэропоники. Они выращивают помидоры, огурцы, зелень и сладкий перец, а управляют процессом с помощью техники.
Успехи астронавтов МКС вдохновляют ученых на продолжение исследований и экспериментов. На кону – возможность колонизировать Марс и Луну.
NASA готовит программу Artemis, цель которой – высадка людей на спутник Земли через 50 лет. Постоянную лунную базу планируют основать к 2028 г. Следующий шаг – освоение Красной планеты. Грандиозные планы выполнимы, если астронавты смогут наладить получение стабильного урожая овощей и зелени
