Билет в будущее

Космическое сельское хозяйство открывает огромные возможности для человечества и колонизации соседних планет. О перспективах растениеводства в космосе рассуждал ещё К.Э. Циолковский, а его последователи активно развивают и совершенствуют его идеи. Расскажем, насколько человечество продвинулось в космическом сельском хозяйстве и что сегодня выращивают на орбите.

Из истории космического растениеводства

Космическое сельское хозяйство – это эквивалент агрономии на Земле, то есть культивирование зерновых культур и других материалов для еды в космосе или на астрономических объектах вне земли. Земледелие на небесных телах, таких как Луна или Марс, имеет много общего с сельским хозяйством на космической станции или в космической колонии. Но, в зависимости от размеров небесного тела, может встать вопрос отсутствия микрогравитации, присущей некоторым космическим объектам.

Каждая среда будет иметь различия в доступности ресурсов для процесса космического сельского хозяйства: неорганический материал, необходимый для роста растений, почвенная среда, инсоляция, относительная доступность углекислого газа, азота, кислорода и так далее. Идея выращивать растения в космосе принадлежит Константину Эдуардовичу Циолковскому. Задолго до начала пилотируемых полётов он заявил, что зелёная флора в будущем станет главным источником питания и поддержания состава атмосферы на космических кораблях. Ещё в 1933 году учёный создал проект космической оранжереи, который нашли в его рукописях.

Идея К.Э. Циолковского развивалась

Спустя почти тридцать лет, в 1962 году главный конструктор ОКБ-1 Сергей Королёв поставил задачу перед инженерами, проектирующими станцию «Салют»: «Надо бы начать разработку «Оранжереи (ОР) по Циолковскому», с наращиваемыми постепенно звеньями или блоками, и надо начинать работать над «космическими урожаями».

С 70-х годов в СССР проводили эксперименты по замкнутым системам. В 1972 году началась работа «БИОС-3» – эта система действует и сейчас. Комплекс оснащён камерами для выращивания растений в регулируемых искусственных условиях – фитотронами. В них выращивали пшеницу, сою, салат чуфу, морковь, редис, свёклу, картофель, огурцы, щавель, капусту, укроп и лук. Учёные смогли достичь производства замкнутого цикла: на 100% по воде и воздуху и на 50-80% по питанию. Главные цели Международного центра замкнутых экологических систем – изучить принципы функционирования таких систем различной степени сложности и разработать научные основы их создания.

На орбитальной станции «Салют-4», запущенной в 1974 году, была установка «Оазис» для культивирования растений в невесомости. Георгий Гречко писал в книге «Космонавт №34», что работа с системой была одним из самых интересных экспериментов в его полёте. Установка была гидропонная, земли в ней не было, семена гороха должны были прорастать в пропитанной марле. Вскоре после начала работы с «Оазисом» космонавт заметил, что в одну кювету вода не поступает, а в другую поступает слишком обильно, заставляя горошины подгнивать. Однажды из установки вылетели несколько огромных капель воды, за которыми Гречко гонялся по станции с салфетками. В итоге он отрезал шланг и начал поливать горошины вручную, пока несколько часов возился с аппаратом.

Эксперимент завершился успешно. Впервые в космосе растения прошли цикл от семени до взрослого стебля гороха. Но из 36 зёрен взошли и выросли только три.

Первый лук в космосе и успешные проекты

Первым растением, съеденным в космосе, стал лук. Его вырастили в 1978 году на космической станции «Салют-4» в установке «Оазис» космонавты Владимир Ковалёнок и Александр Иванченков. Задачей эксперимента было отработать условия выращивания растений и получить от них цветы и плоды с семенами. У лука нужно было срезать несколько стрелок, чтобы он не сгнил. Александр Машинский, в то время один из руководителей биологической группы НПО «Энергия», рассказывает, что часть этих стрелок космонавты съели, даже не спросив разрешения начальства.

В 2000 году на станции «Мир» установили первую в мире автоматическую оранжерею «Свет». С этим новейшим на тот момент изобретением космонавтам удалось провести шесть экспериментов – в условиях полного отсутствия гравитации вырастить несколько видов салата, а также редис и пшеницу.

Многочисленные эксперименты в космосе показали, что семена в открытых ёмкостях прорастают, но не дают плодов. Поэтому основной упор биологи сделали на закрытых мини-оранжереях. В российском сегменте Международной космической станции действует оранжерея «Лада-01» для эксперимента «Растения-2». В оранжерее можно выращивать салат-латук, сою, ячмень, горох, редис, перец чили, картофель, карликовую пшеницу.

Самый первый цветок в космосе

Стоит сказать, что первым растением, цветущим в космосе, стала резуховидка Таля или Arabidopsis thaliana. Арабидопсис зацвёл в 1982 году на советской космической станции «Салют-7», в микрооранжерее «Фитон-3» благодаря усилиям космонавтов Анатолия Березового и Валентина Лебедева. Это мелкий сорняк, который живёт пару месяцев и цветёт крохотными белыми цветочками, при этом даёт множество семян.

Когда Veggie отслужит своё, её планируют заменить более крупной установкой – полностью автоматической «теплицей» Advanced Plant Habitat (APH). В ней можно будет регулировать множество параметров, в том числе влажность, давление, освещённость, объём подаваемого кислорода и питательных веществ, даже измерять температуру отдельных листьев.

Учёные возлагают на APH большие надежды: устройство, в отличие от своего предшественника, более автоматизировано и оснащено множеством (около 200) умных датчиков, которые могут измерять температуру чуть ли не каждого листа. И это лишь одна из возможных функций космической теплицы.

Важность сельского хозяйства в космосе

Свежие овощи, фрукты, зелень – основа здорового рациона. Выращивание растений в космосе открывает возможности для развития растениеводства, науки, технологий и освоения космоса. Уже 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 лёгкой дымкой из крохотных капель питательного раствора.

Благодаря дальнейшему развитию технологий космического растениеводства человечество сможет получить весомые преимущества перед капризами природы, а космонавты смогут есть свежие овощи и зелень в течение всей миссии.

Человечество готовится к дальним космическим путешествиям и планирует освоить не только Марс. Космическое земледелие – билет в будущее. Владея технологиями огородничества в невесомости, можно колонизировать другие планеты и решить многие проблемы людей. Живые растения способны полностью обеспечить переселенцев кислородом и свежим питанием во время длительного перелёта на Луну, Марс, другие планеты.