Если человечество станет космической расой, если оно сможет путешествовать к звездам и заселять планеты, то необходимо позаботиться об автономности, самостоятельном обеспечением себя всем необходимым. В первую очередь это касается воздуха, воды и продовольствия. Ученые всего мира бьются над решением этих задач.
Проект LADA
На эту тему было проведено множество экспериментов. Члены экипажа МКС годами выращивали салат, горох и редис в своих отсеках. С 2002г ведется проект «Lada». По существу, это небольшая теплица, где уровень воды и света контролируется автоматически. Беда в том, что эта и другие теплицы, находятся в жилых и рабочих отсеках станции. С точки зрения технологии и пространства, это вносит серьезные ограничения в процесс производства.
По этой причине, томские ученые начали работы по совершенствованию технологий. Проект «Умная теплица» будет включать в себя интеллектуальное освещение, ускоряющее рост урожая, автоматизированную гидропонику, орошение и уборку. Для этих целей построен новый испытательный полигон. В исследовательскую группу, кроме томичан, входят ученые из Москвы, Владивостока, партнеры из Нидерландов и других стран.
Космическая теплица
Орбитальный автономный биологический модуль представляет собой блок цилиндрической формы. Он сможет стыковаться с МКС через шлюз, и станет снабжать астронавтов свежими продуктами. Возделываемая площадь составит 30м2, а форма должна помочь адаптации растений к различным условиям гравитации. Это, кстати, позволит использовать теплицу и в будущем. Например, при колонизации Луны и Марса.
Конструкция будет изготовлена из гибкого материала, что позволит производить автоматическую распаковку и сборку. Вращаясь вокруг своей оси, модуль сможет создавать различные условия притяжения. Пока непонятно, как хорошо могут расти растения на других планетах. Ведь на Луне, к примеру, гравитация составляет всего 16,5% земной. Таким образом, полученная информация будет очень полезной для проектирования лунных поселений. То же касается и других планет.
Одновременно будут исследоваться и другие условия: влияние солнечной радиации, экстремальных температур, устойчивость различных культур к выращиванию вне Земли. Тестирование пройдут различные виды салата, лука-порея, базилика и других растений.
Синтетическая биология спасет «марсиан»
Подготовка к заселению Марса уже ведется. Но кормить колонистов, доставляя питание с Земли, будет очень непрактичным. Нужно искать пропитание на месте. И пускай «Красная планета» наиболее похожа на Землю, но условия все равно слишком разные. Начнем с того, что гравитация Марса составляет треть земной. Если не брать отрицательную температуру, сильнейшие пылевые бури и высокий уровень вредных космических излучений (от всего этого можно спрятаться в закрытых поселениях), почва планеты абсолютно не подходит для наших растений. Не подходит, пока за дело не возьмутся генетики.
Подобно постройке автомобиля, команда ученых NIAS (Институт передовых концепций НАСА) конструирует растения, способные выдержать экстремальные условия Марса. Они должны снабжать колонистов кислородом, свежими продуктами и даже лекарствами. Идея заключается в том, чтобы вживить в сельскохозяйственные культуры микроорганизмы (экстремофилы), которые выживают в самых неблагоприятных земных условиях.
Чтобы доказать свою концепцию, биологи вживили ген «Pyrococcus furiosus», микроба, выживающего в кипящей воде, в клетки табака. Растение прекрасно продолжало расти, обретя некую устойчивость к высоким температурам. Подобная методика будет применена и к «марсианским» растениям, адаптируя их к холоду и засухе. Конечно, это работа длительная, требующая глубоких исследований и крупного финансирования. Однако, она имеет и огромный прикладной характер для Земли. Выращивать ананасы за полярным кругом… Чем не отличная задача?
Немного микробов, и котлета готова
Берем воду, углекислый газ, щепоть микробов. Все это обрабатываем электричеством… И на столе появляется готовый белок. Примерно такую методику разработали финские ученые, которые утверждают, что пахотные земли больше не понадобятся. Более того, их технология позволяет получать свой продукт практически в любых условиях, в том числе в космосе.
«Процесс похож на производство пива», – рассказывает старший научный сотрудник из Центра технических исследований VTT, – «только вместо сахара, мы используем водород».
Процесс начинают водоокисляющие бактерии, использующие водород в качестве источника энергии. Их помещают в воду, в сочетании с углеродом из атмосферы и небольшим количеством «удобрений» (аммиак, фосфор, неорганические соли). Раствор обрабатывают электрическим водоразделителем. Конечный продукт представляет собой порошок, который содержит: 50% белка, 25% жиров и нуклеиновых кислот, 25% углеводов. Его можно употреблять как есть, или продолжить обработку по дальнейшему разделению. Проблема в том, что для производства одного грамма белка требуется две недели. Но наука не стоит на месте, а сама мысль очень перспективна.
Несмотря на большие сложности, ученые настроены оптимистично. Перспективных направлений по организации снабжения космонавтов и внеземных колонистов вполне достаточно. Исследования ведутся, результаты обнадеживают 🙂