Космические грядки: что и зачем выращивают в космосе?

Космос

Люди давно мечтали о космических полетах, о покорении вселенной, о путешествиях по дальним галактикам. Но в любое дальнее путешествие с собой нужно брать большой набор продуктов. А если полёт планируется на годы? А может дальше и дольше?
У учёных родилась идея — создать на космическом корабле оранжерею, которая будет обеспечивать путешественников не только овощами и фруктами, но и кислородом, и водой… Легко придумать, а как реализовать?

Космический конус Циолковского

Первым идею — выращивать растения в космосе — выдвинул основоположник космонавтики Константин Циолковский. Задолго до начала пилотируемых полетов он заявил, что в будущем растения станут главным источником питания и поддержания атмосферы на космических кораблях. Он придумал и сделал зарисовку, как можно решить проблему невесомости и отсутствия гравитации в условиях космоса.

«Вообразим себе длинную коническую поверхность или воронку, основание или широкое отверстие которой прикрыто прозрачной шаровой поверхностью. Она прямо обращена к Солнцу, а воронка вращается вокруг своей длинной оси (высоты). На непрозрачных внутренних стенках конуса — слой влажной почвы с насаженными в ней растениями».

К.Э. Циолковский «Цели звездоплавания» 1929 год
Космические грядки: что и зачем выращивают в космосе?

В этой работе К. Э. Циолковский подробно описал не только, как можно искусственно создать гравитацию для растений, но и продумал, какие это должны быть растения: плодовитые, мелкие, без толстых стволов. По его задумке такие растения смогут обеспечивать колонизаторов космоса биологически активными веществами и микроэлементами, а также регенерировать кислород и воду.

За много десятилетий до полётов в космос Константин Эдуардович понял проблему с которой в будущем столкнулись космонавты — от консервированной и сублимированной пищи многие из них теряли аппетит, начиналась депрессия и ели только потому, что это было необходимо для поддержания сил.

Первым обратил на это внимание норвежский биолог Силе Вольф, который не мог найти логичного объяснения — почему космонавты в полёте часто теряют в весе. А причина оказалась проста — недостаток аппетита.

На орбите — горох и пшеница

Самые первые растения, которые побывали в космосе — это кукуруза, пшеница, горох и лук. Впервые семена этих растений поднялись на орбиту Земли в августе 1960 года — семьдесят лет назад. Этот полёт был во много необычным. Он известен, как полёт знаменитых собак Белки и Стрелки, которые не только побывали в космосе, но и благополучно вернулись на землю. Но далеко не все знают, что вместе с двумя собаками в этом полёте побывали сорок мышей, две крысы и семена растений.

Первое растение, выращенное и съеденное в космосе — это обычный зелёный лук. Это произошло в 1978 году на космической станции «Салют-4». Космонавтам Владимиру Ковалёнку и Александру Иванченкову удалось вырастить перья лука в установке «Оазис».

Эксперимент предусматривал не только вырастить растение, но и добиться процесса цветения и получение семян. Центральный пункт управления полётами разрешил срезать несколько перьев лука, чтобы он не гнил. Только позже стало известно, что часть лука космонавты съели без разрешения начальства — таким сильным было желание настоящей растительной пищи. Сейчас эта установка «Оазис-1» находится в Мемориальном музее космонавтики.

Космические грядки: что и зачем выращивают в космосе?
Установка «Оазис-1»

Безусловно, первые установки для выращивания растений в космосе были не совершенны. Их постоянно дорабатывали, модернизировали, придумывали новые: «Оазис»,»Вазон», «Лютик» и другие установки сначала проходили испытания на Северном полюсе, потом отправлялись в космос, но результаты каждый раз были непредсказуемыми…

Вот только один случай, описанный космонавтом Георгием Гречко в книге «Космонавт № 34». Гидропонная установка была без земли, и горошины прорастали в марле с водой и раствором. Космонавт заметил, что в одной кювете воды почти нет, а в другой — слишком много и горошины начали подгнивать. Воды во второй кювете было так много, что капли срывались и плавали по всей станции.
В итоге космонавт несколько часов собирал летающие капли салфеткой, Потом поливал горошины вручную. И едва не погубил весь эксперимент. Он решил, что ростки запутались в марле, и стал руками разбирать их. В итоге выяснилось, что он перепутал корешки и стебельки.

Эксперимент закончился благополучно — космонавту удалось добиться полного цикла: от семечка до взрослого стебля. Но из 36 зерен гороха, которые были в установке «Оазис», взошли и выросли только три.

Космические сады

1971 год

Мало кто знает — первый космический сад уже есть. Правда он существует не в космосе, а на Земле. Он был создан через восемь лет после выхода фильма — в 1971 году, когда на корабле «Аполлон-14» в космическое путешествие отправились семена пяти хвойных и лиственных пород: сосна, пихта, секвойя, платан и ликвидамбар. Эти семена не просто побывали в космосе, но вместе с астронавтом Стюартом Руса на командном модуле облетели вокруг Луны.

Когда «Аполлон-14» вернулся на Землю, семена высадили и получилось 450 саженцев, которые разослали по всему миру. Несколько растений специально были высажены рядом со своими собратьями и ровесниками. Прошли годы. «Лунные» деревья выросли и уже ничем не отличаются от своего окружения.

1980 год

Советские учёные разработали и отправили в космос установку для выращивания растений «Малахит». Перед ними была поставлена задача — чтобы в космосе цвели орхидеи. Эти цветы были выбраны неслучайно. Известно, что они прекрасно растут на створах деревьев, в самых неблагоприятных условиях. Орхидеи отправили на станцию уже цветущими. К сожалению, эксперимент не удался, лепестки опали, но листья и воздушные корни продолжали благополучно развиваться…

Что только не придумывали учёные, чтобы помочь растениям справиться с невесомостью и зацвести! Они стимулировали корневую систему электромагнитными волнами и создавали центрифуги, наподобие той, что была описана К.Э. Циолковским.

1982 год

Добиться цветения удалось только во время полёта космической станции «Салют-6», которая была выведена на орбиту в 1977 году и вернулась на землю в 1982 году. Именно в этом полёте (на космической станции за пять лет сменилось пять экипажей) удалось добиться невозможного. В установке «Светоблок» зацвёл арабидопсис.

Это скромное растение с мелкими белыми цветами ещё называют резуховидка Таля, и она является родственницей горчицы и обычной капусты. Она не просто расцвела на космической станции, но и дала семена. Впервые в космосе прошёл полный цикл развития растения: от семян до семян!

Это чудо удалось осуществить благодаря бортовой оранжерее «Светоблок», в которой учёные соединили систему дозированного полуавтоматического полива, аэрации и электрического стимулирования корней, а также перемещение вегетационных сосудов с растениями относительно источника света.

2000 год

На космическую станцию была отправлена первая в мире автоматическая оранжерея. С её помощью космонавты в рамках эксперимента вырастили салаты, редис и пшеницу. Но настоящий прорыв произошел в 2014 году. На американской космической станции астронавтам в автоматической плантации удалось вырастить зелень не для опытов, а для обогащения рациона питания.

С тех пор космические путешественники могут питаться свежими салатами, и добавлять лук, петрушку, укроп и сельдерей в другие блюда. Нужно только помнить, что питание на орбите — процесс специфический и мало напоминает земное застолье.

Какие растения выращивают на космическом огороде?

Картофель, морковь, свёкла и помидоры — привычные овощи и корнеплоды наших огородов ещё не скоро доберутся до космических просторов. Им требуется много земли и особые условия. Поэтому жареной картошечкой на орбите космонавты не смогут себя побаловать ещё пару десятилетий.

Так что же растёт на грядках в космосе?

Космические грядки: что и зачем выращивают в космосе?
Японская капуста Мизуна

На первом месте японская салатная капуста Мизуна — родственница нашего салата «Русалочка». Она осваивает космическое пространство уже более двадцати лет и восполняет витамины в организме космонавтов.

Космические грядки: что и зачем выращивают в космосе?
Растения гороха в оранжерее «Лада»

На втором месте — карликовый горох. Он поразил космонавтов: горох давал жизнеспособные семена пять раз подряд. Их снова и снова отправляли в космическую оранжерею и он благополучно рос, цвел и плодоносил. Поколение за поколением!

Космические грядки: что и зачем выращивают в космосе?
Пшеница в оранжерее «Лада-2»

На третьем месте — пшеница, которая тоже несколько раз давала семена в космосе: и на станции «Мир», и на международной космической станции (МКС).

Космические грядки: что и зачем выращивают в космосе?
Редис на Международной космической станции

На четвертом месте — обычная редиска. После долгих экспериментов удалось выбрать сорт, который наиболее хорошо чувствует себя на орбите. Это редис сорта «Cherry bomb», который успешно формируют корнеплоды даже в невесомости!

Можно ли вырастить урожай без земли?

Космические технологии, основа которых зародилась еще на Земле, доказывают, что многие растения прекрасно растут и развиваются вовсе без почвы. Идея не нова. Считается, что впервые она была предложена ещё в начале 17 века английским философом, политиком, экономистом Френсисом Бэконом.

Пришли столетия. Сегодня существуют две основные методики выращивания растения в космосе без почвы:

  • Гидропоника — растения получают питательные вещества из субстрата, пропитанного водой.
  • Аэропоника — когда корни оголены, а рядом установлены распылители, которые время от времени обволакивают корни легкой дымкой из крохотных капель питательного раствора.

«Космические растения живут в специальной оранжерее с искусственным субстратом. Она снабжена автоматическим поливом: там стоят датчики влажности, которые проводят измерения через определённые промежутки времени. Система сама подсчитывает, сколько воды нужно добавить, и сама поливает. При этом в поливную воду ничего не добавляется: питаются растения за счёт удобрений пролонгированного действия, внесённых в субстрат.
С невесомостью «зелёные космонавты» справляются так: корни удерживаются субстратом, а надземные части всегда тянутся к искусственному свету».

Маргарита Левинских, доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник ГНЦ РФ «Институт медико-биологических проблем»

Но и это — не окончательный вариант! Прообраз огромной космической оранжереи уже построен на немецкой антарктической станции «Neumayer-Station III», где учёные Института полярных и морских исследований им. Альфреда Вегенера выращивают огурцы, помидоры, сладкий перец и зелень. Это ещё раз подтверждает — все космические технологии берут своё начало на Земле.

Человечество готовится к дальним космическим путешествиям. А успех любой экспедиции на 99 процентов зависит от её подготовки. Поэтому нужно набраться терпения, и ждать когда «на Марсе будут яблони цвести»!

Наука просто
Добавить комментарий

Нажимая на кнопку «Отправить комментарий», я даю согласие на обработку персональных данных и принимаю Политику конфиденциальности