Международная группа исследователей работает над обеспечением доступности свежих фруктов и овощей
Благодаря исследованиям, направленным на то, чтобы сделать возможным выращивание овощей и фруктов за пределами Земли, в скором времени в длительных космических полетах могут появиться свежесобранные продукты.
Международная группа ученых возглавила разработки, которые позволят космонавтам наслаждаться овощами и фруктами, выращенными в космосе, во время длительных миссий. Работа была опубликована в журнале New Phytologist.
Более 40 экспертов из 11 стран и семи космических агентств работают под координацией Австралийского исследовательского совета по растениям для космоса (P4S, 2024-2030) совместно с НАСА над разработкой дорожной карты, которая позволит сделать выращивание растений неотъемлемой частью выживания человека за пределами Земли.
Как отметил один из авторов исследования Сигфредо Фуэнтес из Мельбурнского университета, цель состоит в том, чтобы изменить традиционное представление о выращивании растений: «В нашей работе предлагается концепция «уровня готовности биорегенеративной жизнеобеспечивающей системы (BLSS)», которая расширяет шкалу оценки растений НАСА для измерения способности растений перерабатывать воздух, воду и питательные вещества в космических средах обитания».
Разработка BLSS направлена не только на обеспечение питанием. Эти биорегенеративные системы призваны обеспечить возобновление кислорода, переработку воды и производство фармацевтических соединений и биоматериалов, жизненно важных во время космических полетов. По словам Фуэнтеса: «Растения — это многозадачные системы природы: они обеспечивают кислородом, очищают воду, перерабатывают отходы, производят лекарства по требованию и даже улучшают психическое здоровье космонавтов».
Проблемы выращивания растений в условиях микрогравитации
Хотя преимущества очевидны, условия микрогравитации и различия в гравитационной интенсивности по сравнению с Землей создают беспрецедентные проблемы. Динамика жидкостей изменяется, что затрудняет транспортировку воды и питательных веществ к корням. Отсутствие естественной конвекции также влияет на теплопередачу и циркуляцию воздуха, что может ограничивать развитие растений.
Научные команды исследуют феномен гравитропизма, реакцию растений на гравитацию, чтобы адаптировать виды к жизни в условиях микрогравитации и частичной гравитации, такой как на Луне или Марсе. «Ученые исследуют тайны гравитропизма в внеземных средах, чтобы оптимизировать выращивание растений в условиях пониженной гравитации», — подчеркнул автор исследования.
Веха в 2027 году: первые растения на Луне
Миссия NASA Artemis III станет историческим событием в конце 2027 года: впервые три быстрорастущих вида растений будут выращены на лунной поверхности в контролируемой климатической камере в рамках эксперимента Lunar Effect on Agricultural Flora (LEAF). Через неделю 500 граммов образцов будут возвращены на Землю для изучения, включая генетический анализ и оценку воздействия пониженной гравитации и космического излучения.
Часть анализа этих культур будет направлена в лаборатории в Австралии, где исследователи из P4S и Мельбурнского университета будут изучать влияние лунной среды на биологию растений.
От орбитальной лаборатории к искусственному интеллекту
Будущее космического сельского хозяйства уже опирается на передовые технологические инструменты. Ученые используют омические технологии и модели искусственного интеллекта, которые создают «цифровые двойники» растений, чтобы в режиме реального времени корректировать рост, качество и приемлемость пищи для космонавтов. Эти модели включают как физиологические параметры, так и измерения сенсорной реакции человека. Как объясняют в DAFW (Digital Agriculture, Food and Wine Group) Мельбурнского университета, это направлено на «поддержание сенсорного восприятия космонавтов и предотвращение пищевой усталости».
Исследования в области космического земледелия отвечают не только внепланетным потребностям: опыт, полученный при выращивании растений в экстремальных условиях, может революционизировать устойчивые методы ведения сельского хозяйства на нашей собственной планете.
Символическая и стратегическая ценность растений в исследовании космоса
Растения, выращенные в космосе, будут гораздо больше, чем просто источником пищи. Они представляют собой связь с Землей, обеспечивают психологическое благополучие и символизируют решающий шаг в поисках самодостаточности за пределами нашей естественной среды. «Мы находимся на грани того, чтобы стать многопланетным видом, и растения — наши самые верные спутники», — резюмировал Фуэнтес.
Дорожная карта, координируемая P4S и НАСА, согласуется с планами миссии Artemis по созданию постоянного присутствия на Луне к 2030 году и, впоследствии, обеспечению жизни человека в экспедициях на Марс до середины века.
«Речь идет не только о выращивании растений в космосе, но и об обеспечении будущего человечества за пределами Земли», — заключил Сигфредо Фуэнтес.