Одной из самых сложных задач будущих пилотируемых полётов остаётся обеспечение экипажей пищей. Пока космонавты полностью зависят от запасов, доставляемых с Земли. Такой подход хорошо работает для экспедиций продолжительностью несколько месяцев, но становится крайне неэффективным при строительстве постоянных лунных баз или полётах к Марсу, которые могут длиться несколько лет.
Именно поэтому космическое земледелие считается одним из ключевых направлений современной космической науки. Исследователи по всему миру разрабатывают технологии, позволяющие выращивать растения в условиях ограниченного пространства, дефицита воды и отсутствия естественной почвы. Новые достижения в этой области приближают момент, когда будущие космические станции смогут частично обеспечивать себя продовольствием самостоятельно.
Почему нельзя просто взять с собой всё необходимое
Каждый килограмм груза, отправляемый в космос, требует огромных затрат.
Для длительных экспедиций эта проблема становится особенно серьёзной.
Если экипаж отправится на Марс или будет постоянно работать на Луне, запасов продуктов потребуется слишком много.
Кроме того, пища имеет ограниченный срок хранения.
Поэтому специалисты стремятся создать замкнутые системы жизнеобеспечения, в которых часть необходимых ресурсов будет производиться непосредственно на месте.
Растения решают сразу несколько задач
Космическое земледелие нужно не только ради получения продуктов питания.
Живые растения способны выполнять сразу несколько важных функций.
Они:
- производят кислород;
- поглощают углекислый газ;
- участвуют в очистке воды;
- помогают поддерживать комфортную влажность воздуха;
- обеспечивают экипаж свежими продуктами.
Таким образом, небольшая оранжерея становится частью всей системы жизнеобеспечения.
Земля и космос — совершенно разные условия
На нашей планете растения развивались миллионы лет в привычной среде.
В космосе ситуация совершенно иная.
Учёным приходится учитывать множество факторов:
- микрогравитацию;
- повышенный уровень радиации;
- ограниченный объём помещений;
- искусственное освещение;
- строгие ограничения по расходу воды;
- невозможность использовать обычную почву.
Каждый из этих факторов способен существенно влиять на рост растений.
Почему обычная почва не подходит
Перевозить большое количество земли в космос практически невозможно.
Поэтому современные эксперименты всё чаще используют альтернативные способы выращивания растений.
Наиболее перспективными считаются технологии, при которых корни получают воду и необходимые питательные вещества без традиционного грунта.
Подобные системы позволяют значительно уменьшить массу оборудования и более эффективно использовать ресурсы.
Вода должна использоваться максимально экономно
На Земле вода постоянно участвует в природном круговороте.
В космической станции такой возможности нет.
Практически каждая капля должна использоваться повторно.
Поэтому новые технологии выращивания растений создаются с расчётом на максимально замкнутый цикл.
Современные установки позволяют значительно сократить потери влаги по сравнению с традиционным сельским хозяйством.
Освещение становится отдельной наукой
В космосе растения получают свет не от Солнца, а от специальных ламп.
Современные системы позволяют очень точно регулировать:
- яркость;
- продолжительность освещения;
- спектральный состав света.
Это помогает не только экономить электроэнергию, но и создавать оптимальные условия для различных культур.
Не все растения одинаково подходят для космоса
Исследователи тщательно выбирают культуры, которые смогут эффективно расти в ограниченном пространстве.
При этом учитываются:
- скорость роста;
- урожайность;
- пищевая ценность;
- устойчивость к стрессовым условиям;
- компактные размеры.
Некоторые растения оказываются значительно более перспективными для длительных космических экспедиций, чем другие.
Автоматизация становится необходимостью
Будущие экипажи не смогут посвящать большую часть времени уходу за растениями.
Поэтому современные космические оранжереи постепенно становятся всё более автоматизированными.
Специальные системы способны самостоятельно контролировать:
- уровень влажности;
- температуру;
- освещённость;
- подачу воды;
- концентрацию питательных веществ.
Это позволяет значительно снизить нагрузку на экипаж.
Космические технологии помогают сельскому хозяйству на Земле
Разработки для космоса нередко находят применение и на нашей планете.
Методы выращивания растений с минимальным расходом воды особенно интересны для регионов, испытывающих нехватку пресной воды.
Автоматизированные системы контроля условий выращивания уже используются:
- в современных теплицах;
- в вертикальных фермах;
- при городском сельском хозяйстве;
- в районах с неблагоприятным климатом.
Таким образом, исследования для космоса одновременно помогают решать земные проблемы.
Луна станет первой площадкой для испытаний
Именно Луна рассматривается как наиболее вероятное место для проверки большинства новых технологий.
Будущие лунные базы позволят испытать:
- замкнутые системы жизнеобеспечения;
- автоматические теплицы;
- способы выращивания различных культур;
- методы переработки воды и органических отходов.
Полученный опыт затем может использоваться во время экспедиций к Марсу.
Марсианские полёты без собственного производства пищи практически невозможны
Путешествие к Красной планете занимает многие месяцы.
Добавив время работы на поверхности и обратную дорогу, получают миссию продолжительностью в несколько лет.
Полностью обеспечить экипаж запасами продуктов на такой срок чрезвычайно сложно.
Именно поэтому выращивание растений рассматривается как обязательный элемент будущих марсианских экспедиций.
Космическое земледелие продолжает стремительно развиваться
Ещё несколько десятилетий назад выращивание растений за пределами Земли казалось исключительно научным экспериментом.
Сегодня ситуация постепенно меняется.
Каждое новое исследование помогает сделать такие системы:
- более компактными;
- экономичными;
- надёжными;
- удобными для длительной эксплуатации.
Учёные постепенно переходят от отдельных экспериментов к созданию полноценных технологий, пригодных для использования в реальных космических миссиях.
Будущее дальних экспедиций зависит не только от ракет
Освоение Луны, Марса и других объектов Солнечной системы невозможно без создания автономных систем жизнеобеспечения. Именно поэтому исследования в области космического сельского хозяйства становятся столь важными. Они позволяют постепенно отказаться от полной зависимости от поставок с Земли и приблизиться к созданию долговременных обитаемых баз.
Каждый новый успех в этой области делает будущие экспедиции более реалистичными. Технологии, позволяющие эффективно выращивать растения в ограниченном пространстве и при минимальном расходе ресурсов, станут важнейшей частью космической инфраструктуры XXI века. Именно они помогут превратить временные исследовательские станции сначала в долговременные базы, а затем — в первые по-настоящему автономные поселения за пределами Земли.
Источники:
Статья создана по материалам Phys.Org
