Саженцы яблонь везти на Марс пока что рано, но как насчет томатов на Луне? Компания из Германии интенсивно работает над осуществлением этой идеи.
Вы когда-нибудь задумывались, как астронавты могут получать свежие овощи и фрукты во время долгих космических миссий? Именно этот вопрос послужил отправной точкой для инициирования проекта EDEN_ISS, в рамках которого ведутся исследования о возможности выращивания свежих продуктов в условиях, максимально приближенных к внеземным.
Космические путешествия, особенно такие, как планируемые полеты на Луну и Марс, предполагают длительное пребывание людей в условиях, где традиционное сельское хозяйство невозможно. Астронавтам нужен источник свежей пищи, который помог бы им не только выжить и поддерживать баланс калорий, но и оставаться здоровыми. И здесь на сцену выходит немецкая исследовательская компания DLR, с их проектом лунной теплицы.
Исследовательская организация DLR (что в переводе означает "Центр Аэрокосмических Исследований") является одним из ведущих научных центров Германии в области аэрокосмических технологий. Она занимается широким спектром деятельности, включая исследования и разработки в областях авиации, космонавтики, энергетики, транспорта, безопасности и цифровизации.
С 2018 года мобильная тестовая установка (MTF) проекта EDEN_ISS находится в Антарктиде, которая в данном случае выступает испытательным полигоном. Почему именно там? Отчасти, это своеобразная защита от "шулерства" - в экстремальных полярных условиях, прототип теплицы должен проявить себя как полностью изолированная от внешнего мира среда - это позволяет проводить эксперимент "чисто", без возможности доступа к необходимым для жизни растений факторам. Если бы ученые поместили эту тестовую установку в средней полосе, в той же Германии, мы могли бы упустить проникновение внутрь нормального теплого воздуха или солнечного света. В Антарктиде же, царят суровые условия - морозный сухой воздух и полугодовое отсутствие солнечного света во время полярной ночи. Где, как не здесь, проводить эксперимент, симулирующий трудные космические обстоятельства?
С другой стороны, таким же образом можно проверить надежность и автономность всех систем. Без урбанистических благ цивилизации, где нет даже розетки с электричеством, и поблизости нет запасных деталей для обслуживания, теплица может полагаться только на собственные рабочие ресурсы. В общем, MTF представляет собой уникальную конструкцию, предназначенную для выращивания растений в крайне сложных условиях. Она включает в себя все необходимые системы для поддержания жизнедеятельности растений: от освещения до подачи питательных веществ.
Название EDEN_ISS, вероятно, символизирует идею Эдема (рая) в условиях Международной Космической Станции (ISS), или иных космических условиях, где появится возможность выращивать свежие продукты вдали от Земли.
Помимо выращивания продуктов питания, такая система имеет приятные и полезные бонусы в виде продуцирования кислорода, и очистки воды. С очисткой воздуха все очевидно - забирая углекислый газ из окружающей среды, флора возвращает нам O₂ для дыхания. Но мало кто задумывается, что клетки растений являются также отличным фильтром, эффективно запасающим чистую воду без сопутствующих загрязнений, в виде солей и минералов. Конечно, сочные овощи не заменят вам обычную емкость с водой, но они могут быть отличным подспорьем для поддержания водного баланса организма, дополняя обычные напитки в рационе.
Это означает, что DLR работают над разработкой технологии, которая поможет обеспечивать астронавтов сразу целым комплексом необходимых условий: от свежего салата, до кислорода и чистой воды.
Прототип теплицы расположен недалеко от немецкой антарктической станции "Неймайер III", которая управляется Институтом полярных и морских исследований имени Альфреда Вегенера.
Один из самых интересных аспектов проекта EDEN_ISS – это использование метода аэропоники для выращивания растений. Аэропоника – это технология, при которой корни растений "подвешены" в воздухе, и регулярно опрыскиваются специальным питательным раствором. Это позволяет отказаться от использования почвы, и даже больших объемов воды, что особенно важно в космических условиях, где каждый килограмм груза на счету.
В системе аэропоники растения получают все необходимые питательные вещества, наносимые непосредственно на корневую систему, что делает этот метод не только эффективным, но и опрятным - астронавтам не придется "возится в грязи" при работе с такими агрокультурами. Благодаря точному контролю состава раствора, и стабильным условиями внутри теплицы, ученые могут значительно увеличить скорость роста растений, и их питательную ценность.
Преимущества аэропоники:
- Экономия воды: В замкнутой системе аэропоники вода используется многократно, вся "лишняя" влага и испарения собираются обратно в резервуар, и идут на опрыскивание снова.
- Отсутствие почвы: Избавляет от необходимости транспортировки большого количества грунта на борт космического корабля.
- Контроль за ростом: Ученые могут точно настраивать состав питательного раствора, что позволяет оптимизировать рост и развитие растений.
Следующая важная задача в проекте - обеспечение растений достаточным и качественным светом. Ведь без света невозможен фотосинтез, а значит, поддержание жизненного цикла растений. В условиях Антарктиды, как земной, так и "лунной", доступ к солнечному свету очень ограничен, поэтому на помощь приходят светодиоды.
Специально разработанная светодиодная система освещения в EDEN_ISS позволяет создавать оптимальные условия для развития различных видов растений. Эти светодиоды выдают свет в определенном спектре, который максимально эффективен для фотосинтеза, при этом они потребляют гораздо меньше энергии, чем традиционные источники света (лампы накаливания). Разумеется, эта технология уже знакома каждому огороднику, выращивающему рассаду в домашних условиях. Однако, задачи оптимизации веса, энергопотребления и надежности - становятся весьма нетривиальными, когда речь заходит о космических технологиях.
Мировые космические агентства планируют строительство базы на Южном Полюсе Луны, где солнечные лучи падают на поверхность под очень низким углом, а лунные ночь и день сменяются каждые две недели.
Кроме освещения, не менее важен контроль за микроклиматом внутри теплицы. Специальные датчики и автоматика отвечают за поддержание оптимальной температуры, влажности и уровня углекислого газа CO₂. Ведь каждое растение требует особых условий для своего роста и развития, и от этих параметров зависит конечная урожайность. Температура в тестовом прототипе всегда поддерживается в пределах 20-25°С - несмотря на антарктический холод "за бортом". Уровень CO₂ здесь немного, на доли процентов, превышает показатели обычного атмосферного воздуха - для растений это достаточно комфортно.
Таким образом, несмотря на любую непогоду за пределами космической базы или станции, такая аграрная установка сможет автоматически поддерживать внутри себя все необходимые условия для стабильного роста зеленых культур.
Несмотря на продвинутые технологии, метод очистки воздуха от лишнего углекислого газа на космической станции - остается неидеальным. На борту МКС наблюдаются слегка повышенные уровни CO₂, что может вызывать определенные симптомы у астронавтов. Исследования NASA показывают, что даже при относительно низких концентрациях, которые принято считать безопасными, астронавты сообщают о головных болях и других ощущениях, коррелирующих с токсичностью углекислого газа.
Проект EDEN_ISS не только стремится выращивать растения в экстремальных условиях, но также призван обеспечить высокий уровень безопасности пищевых продуктов. В условиях удаленности от родной планеты, каждый элемент жизнеобеспечения имеет критическое значение, и безопасность, безвредность пищевых продуктов является первостепенной задачей. Особое внимание уделяется предотвращению риска заражения растений бактериями и грибками. Решение этой задачи требует тщательного контроля за состоянием воздуха и воды, использования специальных фильтров и стерилизации. В частности, для стерилизации здесь используются ультрафиолетовые лампы, способные разрушать микроорганизмы. Вы могли сталкиваться с подобными устройствами в медицинских учреждениях - они уже давно показали свою эффективность.
Кстати, вспоминая вопросы безопасности, на ум приходит также и положение дел на самой Земле. Многие регионы имеют определенные риски в аспекте продовольственной безопасности, и возможно, наработки и технологии, полученные в ходе этого исследовательского проекта, смогут применяться и в обычных, земных условиях. Это относится к созданию замкнутых, автоматизированных систем, которые смогут обеспечивать высокоэффективное и продуктивное сельское хозяйство в пустынях, арктических зонах и других местах, где традиционное земледелие затруднено или невозможно. Отдельным преимуществом является технология экономичного расхода воды, что также актуально для многих засушливых территорий.
Модуль R.U.C.O.L.A. (Rack-like Unit for Consistent on-orbit Leafy crops Availability) - с английского на русский язык переводится примерно так: "Стеллажный блок для обеспечения постоянного доступа к листовым культурам на орбите". Это название отражает основное назначение блока – создание модульной и компактной среды для выращивания зеленых культур в условиях космической станции.
Исследовательская организация DLR работает не в одиночку - для примера, они сотрудничают с компанией Priva, специализирующейся на автоматизированном управлении климатом и водой. Это партнерство уже привело к созданию перспективных прототипов системы смешивания питательных веществ, специально для космических теплиц. Эти системы являются ключевыми для обеспечения растений необходимыми химическими веществами - в настоящее время они тестируются в лаборатории в Бремене.
Цель этих тестов — не только проверить эффективность системы в условиях, имитирующих космическую среду, но и оптимизировать ее для будущего использования в реальных космических миссиях. Особое внимание уделяется точности дозирования питательных веществ, эффективности использования ресурсов и надежности работы системы в экстремальных условиях.
Эти модификации предвещают постройку нового демонстратора теплицы, предназначенной для использования непосредственно на Луне, в рамках программы NASA Артемида.
Наш паблик VK:
Заключительные мысли.
Итак, проанализировав работу космических аграриев в рамках проекта EDEN_ISS, можно сделать несколько важных выводов, которые указывают на будущее сельского хозяйства на других планетах.
Первое и самое важное, что стоит понять: такие космические теплицы, хоть пока и не являются основой пищевой безопасности космонавтов, играют важнейшую роль в отработке перспективных технологий. Эти технологии пригодятся в будущем, когда человечество начнет более масштабные проекты - по заселению других планет.
Другой важный аспект касается вопросов доставки и хранения продуктов. Путь продовольствия на Луну или другие космические объекты занимает много времени (до Луны - 3 дня полета), а многие свежие овощи и фрукты не подлежат длительному хранению. В этом контексте, возможность выращивать свежие, сочные плоды непосредственно по месту пребывания - становится не только практическим решением, но и важным фактором для поддержания морального духа астронавтов, давая им возможность почувствовать себя как дома, на Земле.
Наконец, финансирование и поддержка проектов, подобных EDEN_ISS, являются ярким маркером серьезности намерений мировых игроков в космической индустрии, и в особенности, это относится к новой лунной программе NASA Артемида. Эти исследования не только продвигают науку и технологии в области космического земледелия, но и открывают новые горизонты для будущего человечества в космосе.
Так будут ли цвести яблони на Марсе? Добродушная и романтичная советская песня уже дала ответ на этот вопрос, и мы предлагаем просто поверить в это всем сердцем.
Хорошо, когда с тобой товарищи
Всю вселенную проехать и пройти!
Звёзды встретятся с Землёю расцветающей,
И на Марсе будут яблони цвести!
_________________________________________________________
Колонии на других планетах - вообще реальны?