Первые эксперименты с космическими огородами
Первой попыткой доставки будущих растений в космос был полет специально подготовленных штаммов семян на борту ракеты «ФАУ-2», запущенной США 9 июля 1946 года. Но обнаружить их впоследствии не смогли.
Следом, 30 июля 1946 года, отправились семена кукурузы, а за ними последовали рожь и хлопок. С помощью этих пробных полетов ученые Гарвардского университета и Военно-морской исследовательской лаборатории США изучали влияние радиационного воздействия на живые ткани.
Советский беспилотный космический корабль «Космос-110» стартовал с Земли 22 сентября 1966 года с целым набором биологического материала: дрожжи, образцы сыворотки крови, белковые препараты, бактерии. Главными орбитальным путешественниками этой миссии были собаки — Ветерок и Уголек, которые провели в невесомости 22 дня. А вместе с ними отправились и семена салата-латука, капусты и нескольких видов бобовых. За время путешествия семена успели прорасти, причем быстрее, чем контрольные образцы на Земле. И урожайность была выше, чем у земных собратьев.
В 1971 году на борту «Аполлон-14» отправились в путь вокруг Луны 500 семян деревьев. После возвращения на Землю, их прорастили и высадили рядом с заранее подготовленными земными образцами. По прошествии 40 лет разницы в развитии земных и «лунных» деревьев не заметили.
Наступила эпоха космических станций, а вместе с ними появилась возможность проращивать и наблюдать растения на орбите в течение длительного времени. Первая опытная зелень, выращенная и съеденная в космосе, — всем известный зеленый лук. Его удалось получить космонавтам Владимиру Коваленко и Александру Иванченкову на борту космической станции «Салют-4» в 1978 году.
Экипаж станции «Салют-7», запущенной на околоземную орбиту в 1982 году, провел эксперимент с помощью опытной мини-теплицы и прорастил семена кресс-салата. Это были первые растения, которые смогли вырасти, зацвести и дать семена в условиях космоса.
Развитие технологии
Исследования растений продолжались на Международной космической станции.
Огороды используются не только в целях оживления рациона космонавтов, но и для создания позитивного настроения. Так в 2012 году на МКС расцвел первый подсолнух, а четырьмя годами позже американские астронавты показали миру нежный цветок цинии, впервые родившийся в космосе.
В 2014 году на МКС доставили систему для выращивания зелени и овощей «Veggie». Экспериментальный комплекс обеспечивает снабжение будущего урожая светом и питательными веществами. Каждое растение живет и развивается в «подушке» из питательной среды на основе глины с удобрениями. Группа светодиодов над растениями создает необходимый световой спектр, а также ориентир для направления роста. Ведь в условиях космической теплицы растения лишены естественного света, к которому они тянутся на Земле.
«Veggie» умеет выращивать три вида салата-латука, китайскую капусту, горчицу Мизуна, красную капусту и цветы цинии для настроения. Часть урожая собиралась экипажем и употреблялась в пищу, а часть отправлялась на Землю для исследований.
На смену «Veggie» в 2017 году пришел более усовершенствованный комплекс «Advanced Plant Habitat» (APH). Это полностью автоматизированная закрытая система жизнеобеспечения растений, оснащенная более чем 180 датчиками, которые находятся в постоянном контакте со специалистами на Земле. Подача воды, регулировка уровня влажности и температуры производятся автоматически, а значит экипажу не требуется ежедневно отвлекаться на огородные дела. А в ноябре 2020 года космонавты собрали первый урожай редиса на МКС.
Конечно, пока сложно представить космические урожаи картошки, моркови, свеклы и прочих обитателей земных грядок. Все они требуют большого объема земли и определенных условий. Но приятное дополнение к рациону уже замечательно развивается на орбите: несколько видов салата-латук, китайская и красная капуста, горчица Мизуна, редис, горох, пшеница.
Чем опасна для здоровья космическая зелень
Однако, не все настолько радужно. Ученые Дэлаверского университета выяснили, что зелень, выращенная на орбите, более восприимчива к воздействию патогенных микроорганизмов, например, Salmonella enterica, опасной для человека.
Космические урожаи давно используются для разнообразия питания экипажей и до сих пор сообщений о заболеваниях пищевого происхождения не поступало. Тем не менее патогены сохраняются на борту МКС и для решения проблемы восприимчивости зеленых насаждений, ученые предлагают стерилизовать семена перед отправкой в космос. А также изучают возможность коррекции генетики растений, чтобы листовые устьица широко не раскрывались в условиях космоса.
Перспективы орбитального растениеводства
Эксперименты с космическими огородами предназначены не только для разнообразия питания экипажей и обеспечения позитивного настроя от наблюдения орбитальных цветов. Их миссия обеспечивать людей свежим питанием в условиях жизни на других планетах.
В США в 2017 году разработали программу по освоению Луны — «Артемида» (Artemis) под руководством NASA. Первая миссия «Artemis I» отправилась к Луне в 2022 году. Вторая миссия запланирована на 2025 год, а высадка астронавтов на поверхность планеты на 2026 год.
В период с 2031 по 2035 год Россия и Китай планируют создание обитаемой Международной лунной станции. Евросоюз, Япония и Индия также планируют создание обитаемых баз на Луне.
А ввиду своего относительно недалекого расположения от Земли и природных характеристик, Марс имеет все шансы стать следующим кандидатом на заселение.
Как только первая колония появится за пределами Земли, туда отправятся и растения, чтобы помочь людям освоиться в их новой жизни. Но лунная и марсианская почва токсична для человека и не приспособлена для того, чтобы просто разбить грядки и выращивать помидоры. Необходимые растениям углерод и кислород тоже не задерживаются из-за отсутствия атмосферы. А как обеспечить поступление воды и солнечный свет в нужном количестве? Для этого человечество и выращивает космические огороды на орбите, и изучает способы адаптации зеленых насаждений.
