Люди всё дольше и дольше находятся в космосе в дали от своей "матери" природы. Это плохо сказывается на психологическом и физическом здоровье. Мы уже знаем от наших астронавтов-первопроходцев, что свежие цветы и сады на Международной космической станции создают прекрасную атмосферу и позволяют нам взять с собой в путешествие маленький кусочек земли. Наличие свежих овощей и фруктов может иметь решающее значение в здоровье астронавтов отправившихся в длительное путешествие.
Прямо сейчас на космической станции астронавты получают регулярные поставки широкого спектра сублимированных и расфасованных блюд, чтобы покрыть свои диетические потребности.
Если отправиться в многолетнее путешествие, то расфасованные припасы не решают проблему, при длительном хранении они придут в негодность.
НАСА ищет способы обеспечить свежими фруктами и овощами. Проблема заключается в том, как это сделать в замкнутой среде без солнечного света и гравитации Земли.
Система производства овощей, известная как Veggie, представляет собой космический сад, расположенный на космической станции. Цель Veggie состоит в том, чтобы помочь НАСА изучать рост растений в условиях микрогравитации, добавляя свежие продукты в рацион астронавтов и повышая счастье и благополучие в орбитальной лаборатории. Овощной сад размером примерно с ручную кладь и обычно содержит шесть растений. Каждое растение растет в “подушке", заполненной питательной средой на основе глины с удобрениями. Подушки важны для того, чтобы помочь распределить воду, питательные вещества и воздух в здоровом балансе вокруг корней. В противном случае корни либо утонули бы в воде, либо были бы поглощены воздухом из-за того, что жидкости при отсутствии гравитации имеют тенденцию образовывать пузырьки.
В отсутствие гравитации растения используют другие факторы окружающей среды, такие как свет, чтобы ориентировать и направлять рост. Светодиоды над растениями производят спектр света, подходящий для роста растений. Поскольку растения отражают много зеленого света и используют больше красных и синих длин волн, овощная камера обычно светится пурпурно-розовым цветом.
На сегодняшний день Veggie успешно выращивает различные растения, в том числе три вида салата, китайскую капусту, горчицу Мизуна, красную русскую капусту и цветы циннии. Цветы были особенно популярны у астронавта Скотта Келли, который сорвал букет и сфотографировал его парящим на фоне Земли. Некоторые растения были собраны и съедены членами экипажа, а оставшиеся образцы возвращены на Землю для анализа. Одной из проблем были вредные микробы, растущие на продуктах. До сих пор никаких вредных загрязнений обнаружено не было, и еда была безопасной для экипажа.
Команда в Космическом центре Кеннеди планирует посадить больше продуктов в будущем, таких как помидоры и перец. Такие продукты, как ягоды, некоторые бобы и другие продукты, богатые антиоксидантами, будут иметь дополнительное преимущество, обеспечивая некоторую защиту от космической радиации для членов экипажа, которые их едят.
Продвинутая Среда Обитания Растений
Advanced Plant Habitat (APH), как и Veggie, представляет собой камеру роста на станции для исследований растений. Он использует светодиодные фонари и пористый глинистый субстрат с контролируемым высвобождением удобрений для доставки воды, питательных веществ и кислорода к корням растений. Об выращивании редиса в данной камере мы писали ранее.
Но в отличие от Veggie, он закрыт и автоматизирован имеет более чем 180 датчиками, которые находятся в постоянном интерактивном контакте с командой на земле в Кеннеди, поэтому он не нуждается в большом ежедневном уходе со стороны экипажа. Его рекуперация и распределение воды, содержание атмосферы, уровень влажности и температура-все это автоматизировано. Он имеет больше цветов светодиодных ламп, чем Veggie, помимо красного, зеленого и синего есть белый, дальний красный и даже инфракрасный, чтобы обеспечить ночное изображение.
Когда урожай готов для научных исследований, команда собирает образцы с растений, замораживает или химически фиксирует их, чтобы сохранить, и отправляет их обратно на Землю для изучения, чтобы ученые могли лучше понять, как космос повлиял на их рост и развитие.
APH провела свой первый испытательный запуск на космической станции весной 2018 года с использованием Arabidopsis thaliana (“Белая мышь мира исследований растений”) и карликовой пшеницы. Замедленное видео этого события стало популярным релизом в социальных сетях с космической станции по всему миру.
Доктор Норман Льюис является главным исследователем консорциума Arabidopsis Gravitational Response Omics (Arabidopsis-GRO), который станет первым исследованием с использованием APH. Его и его сотрудников особенно интересует, что происходит с растениями в космосе на уровне генов, белков и метаболитов, какие изменения происходят и почему.
Ключевой вопрос, на который они хотят ответить, - это взаимосвязь между микрогравитацией и содержанием лигнина в растениях. Лигнины в растениях выполняют функции, наиболее близкие к функциям костей человека. Они придают растениям структуру и жесткость, а также позволяют им стоять вертикально против силы тяжести. Мы уже знаем, что космос вызывает потерю костей и мышц у людей, потому что физические потребности в космосе ниже. Так что насчет лигнинов?
Льюис и его команда также хотят знать, могут ли растения, генетически сконструированные так, чтобы иметь меньше лигнина, выжить и нормально функционировать в космосе. Это могло бы дать растениям, выращенным в космосе, ряд преимуществ, включая лучшее усвоение питательных веществ, когда их едят люди, и облегчение компостирования растительных отходов. Льюис и его команда полагают, что эта фундаментальная научная информация будет направлять наши стратегии исследования и колонизации дальнего космоса.
Биологические исследования в контейнерах
Биологические исследования в контейнерах (BRIC) - это установка, используемая для изучения воздействия космоса на организмы, достаточно маленькие, чтобы расти в чашках Петри, такие, как дрожжи и микробы. BRIC-LED-это последняя версия, которая добавила светодиоды для поддержки биологии, такой как растения, мхи, водоросли и цианобактерии, которые нуждаются в свете.
Прямо сейчас BRIC-LED проходит валидационные испытания оборудования. Ученые хотят убедиться, что светодиоды не слишком нагреваются для растений, и сделать другие проверки системы. Вскоре исследователи, такие как Доктор Саймон Гилрой из Университета Висконсин-Мэдисон, будут использовать его для проведения исследований.
Гилрой интересуется тем, как изменяется экспрессия генов арабидопсиса в пространстве. ” На Земле [на Арабидопсисе] проводятся буквально тысячи экспериментов", - объясняет Гилрой. - Холодный шок. Коснуться их. Не поливал их. Слишком много воды. Накричал на них, - говорит он со смешком. Те же эксперименты проводятся в космосе, затем данные сравнивают.
Некоторые закономерности, которые возникают, ожидаемы, например, когда гены, связанные с гравитацией, изменяются. Но два паттерна, которые привлекли внимание Гилроя, имеют отношение к иммунной системе растений.
Растения, по-видимому, испытывают повышенный стресс от окисления. Неконтролируемая "активная форма кислорода" может вступать в реакцию с механизмами, которые портят ДНК или она может повредить митохондрии. В здоровом растении клетки имеют способы борьбы с ним. Но в космосе растения этого не делают.
Другой паттерн - некоторые гены, связанные с иммунной системой, включаются, а другие выключаются в пространстве. Ученые подозревают, что это может поставить под угрозу способность растений бороться с инфекциями.
Прогресс не стоит на месте и в скором времени мы сможем выращивать в космосе, а так же на других планетах целые сады.
Не забывайте подписываться, это очень важно для нас.
Так же у нас есть паблик в ВК.
Читайте так же:
