Astronaut Scott Kelly inmitten des Veggie-Systems mit Salat auf der ISSUm sich gut zu fühlen, braucht ein Mensch nicht so viel: einen gesunden Schlaf, körperliche Bewegung, gute Ernährung und ein paar weitere Dinge. Die Ernährung ist einer der kritischen Faktoren. Und dieser Faktor wird noch wichtiger, wenn es um das Wohlbefinden einer Person im Orbit geht. Astronauten, die mehrere Monate in den Orbit gehen, sollten eine qualitativ hochwertige Ernährung mit einem ausgewogenen Gehalt an Nährstoffen, einschließlich Vitaminen, erhalten. Der beste Weg, um Vitamine zu bekommen, besteht darin, frisches Gemüse und Obst in Ihre Ernährung aufzunehmen.
Die Situation mit Früchten ist nicht sehr gut (obwohl sie von Zeit zu Zeit auf die ISS kommen), aber Astronauten erhalten jetzt regelmäßig Gemüse. Darüber hinaus entwickeln NASA-Experten ein Programm für den Anbau von Pflanzen direkt auf der ISS (ein Teil des Programms wurde bereits umgesetzt) oder an Bord eines Raumschiffs, das beispielsweise zum Mars fliegt. Die Reise zum Roten Planeten wird mehrere Monate dauern, aber es wird nicht möglich sein, Produkte von der Erde zum Schiff zu liefern, wie dies für Astronauten an Bord der ISS der Fall ist. Daher kamen Wissenschaftler zu dem Schluss, dass wir lernen sollten, einige der Produkte direkt auf dem Schiff anzubauen.
Das Programm „Farmen im Weltraum“ wird von einem Forscherteam
des John Fitzgerald Kennedy Space Center (Florida, USA) entwickelt.
Es ist erwähnenswert, dass die Ernährung der Astronauten frisches Gemüse enthalten sollte, das erst 2014-2015 zu sprechen begann. Zuvor erhielten Menschen im Orbit nur dehydrierte, tiefgefrorene Lebensmittel, die auf besondere Weise zubereitet werden müssen, damit sie gegessen werden können. Die Astronauten beschweren sich nicht über den Geschmack, aber man muss denken, dass sie zusätzlich zu solchen Lebensmitteln etwas anderes wollen. Übrigens sind die Kosten für Lebensmittel für Raumfahrer sehr hoch. Angesichts der Lieferung in die Umlaufbahn liegt der Preis bei
etwa 20.000 USD pro kg. Es ist extrem teuer, funktioniert aber nicht anders. Wenn Sie einige der Produkte bereits im Weltraum anbauen, können Sie ein wenig sparen.
Die ersten Experimente haben bereits ein gutes Ergebnis gezeigt: Sie haben gelernt, wie man an Bord der ISS Salat anbaut. Sein Geschmack war durchaus akzeptabel. Der Anbau von Pflanzen im Weltraum wurde dank eines von der NASA entwickelten speziellen Systems ermöglicht.
Dieses System heißt Veggie . Es wurde erstmals im April 2014 an die ISS geliefert. Und bereits im August 2015 wurden frische Grüns, die unter Schwerelosigkeitsbedingungen angebaut wurden, in das Astronautenmenü aufgenommen.
Und dies ist nicht das einzige System für den Anbau von Pflanzen auf der ISS. Im russischen Segment der Internationalen Raumstation beispielsweise wird das Weltraumgewächshaus Lada betrieben,
das von Spezialisten des Instituts für biomedizinische Probleme der Russischen Akademie der Wissenschaften erstellt wurde.
Neben Veggie und Lada gibt es noch weitere Entwicklungen. Die NASA entwickelt derzeit aktiv das Projekt
Advanced Plant Habitat (APH), mit dem ein weiteres System für den Anbau von Pflanzen unter Schwerelosigkeitsbedingungen geschaffen wird. Äußerlich ähnelt das System einer um ein Vielfaches größeren Mikrowelle. Im Inneren herrscht ein Mikroklima, das Experten kontrollieren können. Insbesondere ist es möglich, den Gehalt an Sauerstoff und Nährstoffen zu ändern und einige Nährstoffe durch andere zu ersetzen.
Das neue System hat sich gut bewährt: Wissenschaftler haben es bereits geschafft, Arabidopsis, eine kohlähnliche Art, anzubauen. Eine Reihe von LEDs wird als Beleuchtung verwendet. Ein spezieller Computer verwaltet alles, da es für eine Person ziemlich schwierig ist, alle Indikatoren zu steuern. Wenn wir über den Betrieb eines solchen Systems im Orbit sprechen, haben die Astronauten einfach keine Zeit, der Weltraumfarm viel Aufmerksamkeit zu schenken.
Laut den Entwicklern ist APH der "ältere Bruder von Veggie". Das oben beschriebene Computersystem kann das Mikroklima für den Anbau verschiedener Pflanzentypen automatisch anpassen. In Kürze wird Veggie durch dieses System ersetzt, das voraussichtlich in den nächsten Flügen zur ISS ausgeliefert wird. Eine der Aufgaben von Wissenschaftlern, die an der Entwicklung von APH beteiligt sind, besteht darin, einige Pflanzenarten im Orbit zu züchten, ihre Samen zu erhalten, sie auf die Erde zu bringen, sie wieder zu züchten, Samen zu erhalten und Samen an die ISS zu senden. Auf der Station erhalten diese Samen wieder Pflanzen, die sorgfältig untersucht werden. Experten möchten daher verstehen, ob die Samen und Pflanzen dem Transit zwischen der ISS und der Erde mit ständig wechselnder Schwerkraft standhalten.
Einer der APH-Projektmanager spricht über das Prinzip des Systems (es ist auch abgebildet). Quelle: Daniel Oberhaus / MotherboardZusätzlich zu APH entwickeln die Projektteilnehmer andere Systeme, in denen einige für die ISS spezifische Bedingungen getestet werden. Das Kennedy Space Center hat mehrere Räume eingerichtet, in denen Sie zusammen mit anderen Parametern die Luftfeuchtigkeit oder den Kohlendioxidgehalt steuern können. In diesen Räumen werden auch Pflanzen gezüchtet, um zu überprüfen, wie ihr Wachstum und ihre Entwicklung unter anderen als den terrestrischen Bedingungen ablaufen (nur die Schwerkraft bleibt terrestrisch). Hier werden auch Pflanzen untersucht, die auf der ISS gezüchtet und dann auf die Erde gebracht wurden. Letzten Freitag haben Astronauten auf der ISS eine
weitere Ernte gesammelt. Bisher sind diese Experimente erfolgreich, die Pflanzen fühlen sich gut an. Astronauten selbst erhalten die Menge an Gemüse, die für die Ernährung benötigt wird - im Moment ist dies nur ein Salat und Pekinger Kohl.
Es sieht also aus wie Chinakohl, der auf der Erde angebaut wird, mit der Wiederholung der Bedingungen der ISSEin interessanter Punkt: Im Orbit, in der Mikrogravitation, ist der Geschmackssinn einer Person abgestumpft. Um mehr Freude an Lebensmitteln zu haben, benötigen Astronauten Lebensmittel mit einem höheren Gehalt an Gewürzen, Salz und anderen Bestandteilen als auf der Erde. Dies ist einer der Gründe, warum Pekinger Kohl auf der ISS angebaut wird. Sie hat einen schärferen, ausgeprägteren Geschmack als der gleiche Salat. Außerdem wächst es schnell und die Menge an Nährstoffen ist höher als bei einigen anderen Gemüsen.
Die NASA untersucht auch die langfristigen Aspekte des Pflanzenanbaus im Weltraum. Dies geschieht durch ein separates Team von Spezialisten unter der Leitung von Ralph Fritsche. Laut ihm ist Veggie nur das erste Experiment in einer Reihe ähnlicher Projekte. APH ist eine Forschungsplattform. Wissenschaftler müssen verstehen, was im Weltraum mit Pflanzen passieren wird, die eine lange Reihe von "Vorfahren" haben, die keine anderen Bedingungen als den Weltraum kannten. Leider können Wissenschaftler die Schwerelosigkeit in ihren Labors nicht reproduzieren, aber alle anderen Parameter des ISS-Mikroklimas können problemlos reproduziert werden.
Für die Mikrogravitation ist es sehr wichtig, das Wachstum und die Entwicklung von Pflanzen unter solchen Bedingungen zu überprüfen, da sich diese Bedingungen erheblich von den terrestrischen unterscheiden. In der Schwerelosigkeit verhält sich Wasser beispielsweise überhaupt nicht so wie auf der Erde. Auf dem Planeten sickert Feuchtigkeit in den Boden, wo die Wurzeln der Pflanzen sie aufnehmen. Aber im Weltraum kann man nicht den gleichen Salat auf die übliche Weise gießen. Wasser sammelt sich einfach zu einer Kugel und schwimmt durch die Luft. Es gibt Probleme mit der Zufuhr von Sauerstoff zu Pflanzengeweben. Diese Probleme werden schrittweise angegangen, und die NASA hat bereits eine Reihe von Systemen implementiert, mit deren Hilfe diese Merkmale der Mikrogravitation auf der Erde modelliert werden können.
Neben anderen Originallösungen schlugen die NASA-Ingenieure vor, ein spezielles Nylonsubstrat zu verwenden, das mit einem 3D-Drucker erstellt wurde. Er spielt die Rolle des Bodens. Das Substrat ist wie ein Würfel geformt. Die Samen befinden sich im oberen Teil des Würfels, und Wasser dringt in die Poren ein und bleibt im Substrat zurück. Nylon ist eine hydrophile Verbindung, so dass Wassermoleküle, die an Nylonmolekülen "haften", nicht nach draußen gelangen und Feuchtigkeit dort ankommt, wo sie benötigt wird. Die Wurzeln der Pflanzen, die in den Würfel eindringen, verzweigen sich und erhalten Feuchtigkeit in der für die Pflanze erforderlichen Menge. Wissenschaftler planen, das Verhalten ihres Systems in der Schwerelosigkeit während spezieller Operationen zu testen. NASA-Flugzeug. Wenn das Experiment erfolgreich ist, geht die Nylonfarm für weitere Experimente zur ISS. Wissenschaftler der University of Utah unterstützen NASA-Ingenieure bei diesem Projekt.
Das gleiche System eignet sich laut Fritsche für den Anbau von Pflanzen auf dem Mars. Dort wird es noch einfacher sein, sie zu züchten als auf der ISS, da es auf dem roten Planeten Schwerkraft gibt. Wasser und Gase verhalten sich dort genauso wie auf der Erde.
Jetzt besteht die Hauptaufgabe von Spezialisten darin, die maximale Zunahme der Pflanzenmasse pro Zeiteinheit bei minimalen Kosten für Ressourcen wie Wasser und Nährstoffe zu erreichen. Die NASA ist zuversichtlich, dass APH-Systeme in Zukunft auf Orbitalstationen und andere Planeten ausgedehnt werden. So können beispielsweise Kolonisten des Mars mit Hilfe von Farmen wie APH das notwendige Gemüse an ihren Tisch bringen. Das Substrat für die Pflanzen kann laut Fritsche die aktuelle Entwicklung wiederholen - und die Kolonisten werden 3D-Drucker haben.
Es stimmt, es gibt andere Meinungen. Daher führen Wissenschaftler aus den Niederlanden seit 2013 ein Experiment zum Anbau von Pflanzen auf dem Boden durch, das ihrer Meinung nach in Struktur und Zusammensetzung dem Boden des Mars ähnlich ist. In diesem Umfeld wurden bereits mehr als zehn Kulturen verschiedener Pflanzenarten angebaut.
Wie sich herausstellte , ist der Gehalt an Schwermetallen im Gewebe gewachsener Pflanzen für den Menschen nicht gefährlich.
Generell gewinnt das Thema Weltraumfarmen zunehmend an Bedeutung, da die Menschen nicht nur zum Mars, sondern auch zum Mond fliegen wollen. Hier gibt es auch Erde, und wenn dieselben Chinesen oder Inder Helium-3 abbauen, müssen sie langfristige Siedlungen auf dem Erdsatelliten gründen. Bewohner solcher Siedlungen benötigen auch frisches Gemüse für den Tisch.