Pertanian di luar angkasa

Kemanusiaan mengambil semua pengetahuan yang dikumpulkan oleh para ilmuwan selama ratusan tahun untuk memulai penerbangan luar angkasa. Dan kemudian seorang pria menghadapi masalah baru - untuk kolonisasi planet-planet lain dan penerbangan jarak jauh, perlu untuk mengembangkan ekosistem tertutup, termasuk - untuk menyediakan makanan, air, dan oksigen kepada para astronot. Mengirimkan makanan ke Mars, yang berjarak 200 juta kilometer dari Bumi, mahal dan sulit, lebih logis untuk menemukan cara menghasilkan produk yang mudah diterapkan dalam penerbangan dan di Planet Merah.

Bagaimana gayaberat mikro mempengaruhi benih? Sayuran apa yang tidak berbahaya jika ditanam di tanah Mars kaya logam berat? Bagaimana cara melengkapi perkebunan di atas kapal ruang angkasa? Selama lebih dari lima puluh tahun, para ilmuwan dan astronot telah mencari jawaban untuk pertanyaan-pertanyaan ini.

Dalam ilustrasi, kosmonot Rusia Maxim Suraev memeluk pabrik di instalasi Lada di Stasiun Luar Angkasa Internasional, 2014.

Konstantin Tsiolkovsky menulis dalam “Purpose of Aeronautics”: “Bayangkan permukaan atau corong yang panjang, dasar atau bukaan lebar yang ditutupi dengan permukaan bola transparan. Itu langsung menghadap Matahari, dan corong berputar di sekitar sumbu panjangnya. Di dinding bagian dalam kerucut buram ada lapisan tanah lembab dengan tanaman ditanam di dalamnya. " Jadi dia mengusulkan untuk secara buatan menciptakan gravitasi untuk tanaman. Tanaman harus dipilih produktif, kecil, tanpa batang tebal dan bagian tidak berfungsi di bawah sinar matahari. Jadi penjajah sebagian dapat disediakan dengan zat biologis aktif dan unsur mikro dan regenerasi oksigen dan air.

Pada tahun 1962, kepala desainer OKB-1, Sergey Korolev, menetapkan tugas: "Kita harus memulai pengembangan Greenhouse (OR) menurut Tsiolkovsky, dengan secara bertahap meningkatkan tautan atau blok, dan kita harus mulai bekerja pada" panen luar angkasa ".


Naskah K.E. Tsiolkovsky "Album perjalanan ruang angkasa", 1933. Sumber

USSR meluncurkan satelit Bumi buatan pertama ke orbit pada 4 Oktober 1957, dua puluh dua tahun setelah kematian Tsiolkovsky. Sudah pada bulan November tahun itu, anjing hutan Laika dikirim ke luar angkasa, anjing pertama yang seharusnya membuka jalan ke ruang angkasa bagi manusia. Laika meninggal karena terlalu panas hanya dalam lima jam, meskipun penerbangan dirancang selama seminggu - oksigen dan makanan akan cukup untuk saat ini.

Penerbangan Tupai dan Panahpada bulan Agustus 1960, lebih berhasil bagi anjing dan hewan yang menemani mereka - empat puluh tikus dan dua tikus. Bersama dengan Bahtera Nuh ini, para ilmuwan Soviet mengirim biji jagung, gandum, kacang polong, dan bawang ke angkasa. Seluruh tim turun ke Bumi dalam sebuah wadah yang dirancang untuk penerbangan manusia di masa depan. Tapi ini tidak cukup - orang harus mulai bertani di luar angkasa.


Dog Laika, anjing pertama di orbit Bumi.

Dalam buku "Space to Earthlings," pilot-kosmonot, anggota ekspedisi Soyuz-3, George Beregovoy menulisbahwa adalah umum bagi seorang pria untuk merasakan keterlibatan dalam sifat duniawi, di mana pun dia berada: “Tetapi ketika Anda menemukan diri Anda di luar planet rumah, itu dirasakan terutama secara tajam. Perhatikan kegembiraan dan kehangatan yang diceritakan para astronot tentang bagaimana Bumi terlihat dari ketinggian orbit. Nah, jika sepotong dunia yang hidup bepergian bersama mereka dalam kekosongan ruang yang tak bernyawa, maka merawat "sesama warga negara" menjadi lembut. Bahkan ketika "orang-orang sebangsa" ini adalah batang hijau kacang polong biasa. Ngomong-ngomong, A. Gubarev dan G. Grechko adalah orang-orang yang menanamnya pada Salute-4, dan kemudian peserta ekspedisi berikutnya, P. Klimuk dan V. Sevastyanov, sekali lagi menanamnya. ”

Di stasiun orbital Salyut-4, diluncurkan pada tahun 1974, ada tanaman Oasis untuk menanam tanaman dalam gravitasi nol. George Grechko menulis dalam buku "Cosmonaut No. 34" bahwa bekerja dengan sistem adalah salah satu eksperimen paling menarik dalam penerbangannya. Tanaman itu hidroponik, tidak ada tanah, kacang polong seharusnya tumbuh di kain kasa basah. Tak lama setelah mulai bekerja dengan Oasis, astronot memperhatikan bahwa air tidak mengalir ke satu kuvet dan mengalir terlalu banyak ke yang lain, menyebabkan kacang polong membusuk. Tetesan air jatuh dari instalasi, yang Grechko dikejar di sekitar stasiun dengan serbet. Dia memotong selang dan mulai menyirami kacang polong dengan tangan saat dia sibuk dengan peralatan selama beberapa jam.

Astronot mengakui bahwa karena kebenciannya terhadap biologi, sekolah hampir menghancurkan eksperimen. Dia menganggap bahwa kecambah tercampur dalam jaringan, tidak tumbuh dengan benar, dan membebaskannya dari kain kasa, tetapi itu tidak membantu. Ternyata dia bingung akar dengan batangnya.

Eksperimen itu berhasil. Untuk pertama kalinya di luar angkasa, tanaman melewati siklus dari biji ke tangkai kacang dewasa. Tetapi dari 36 butir, hanya tiga yang bangkit dan tumbuh.


Oasis-1 di Memorial Museum of Cosmonautics. Sumber

Para ilmuwan telah menyarankan bahwa masalah muncul karena orientasi yang disatukan secara genetik - semai harus mengarah ke cahaya, dan akarnya harus berada di arah yang berlawanan. Mereka menyempurnakan Oasis, dan ekspedisi berikutnya membawa benih baru ke orbit.

Bawang telah tumbuh. Vitaly Sevastyanov melaporkan ke Bumi bahwa panah mencapai sepuluh hingga lima belas sentimeter. “Panah apa, busur apa? Kami memahami ini adalah lelucon, tetapi kami memberi Anda kacang polong, bukan bohlam, ”kata mereka dari Bumi. Insinyur penerbangan menjawab bahwa para astronot mengambil dua bola lampu dari rumah untuk menanamnya di atas rencana, dan meyakinkan para ilmuwan - hampir semua kacang polong telah naik.

Tetapi tanaman menolak untuk mekar. Pada tahap ini, mereka mati. Nasib yang sama menunggu tulip, yang berkembang di instalasi "Buttercup" di Kutub Utara, tetapi tidak di ruang angkasa.

Tapi bawang bisa dimakan, yang berhasil dilakukan astronot V. Kovalenok dan A. Ivanchenkov pada 1978: “Bagus sekali. Mungkin sekarang kita akan diizinkan untuk makan dan memberi hadiah bawang. "


Teknik - Remaja, 1983-04, halaman 6. Kacang polong di instalasi Oasis

Cosmonauts V. Ryumin dan L. Popov menerima instalasi Malachite dengan anggrek mekar pada bulan April 1980. Anggrek melekat di kulit pohon dan di lubang, dan para ilmuwan berpikir bahwa mereka mungkin kurang rentan terhadap geotropisme - kemampuan organ tanaman untuk menetap dan tumbuh dalam arah tertentu relatif terhadap pusat dunia. Setelah beberapa hari, bunga-bunga itu jatuh, tetapi pada saat yang sama, anggrek membentuk dedaunan baru dan akar udara. Beberapa saat kemudian, kru Soviet-Vietnam dari V. Gorbatko dan Fam Tuye membawa serta seorang Arabidopsis keturunan.

Tanaman tidak mau mekar. Biji berkecambah, tetapi, misalnya, anggrek tidak mekar di luar angkasa. Para ilmuwan perlu membantu tanaman mengatasi bobot. Ini dilakukan, antara lain, dengan bantuan stimulasi listrik dari zona akar: para ilmuwan percaya bahwa medan elektromagnetik Bumi dapat mempengaruhi pertumbuhan. Metode lain melibatkan rencana yang dijelaskan oleh Tsiolkovsky untuk menciptakan gravitasi buatan - tanaman ditanam dalam centrifuge. Centrifuge membantu - kecambah berorientasi sepanjang vektor gaya sentrifugal. Akhirnya, para astronot berhasil. Arabidopsis mekar di "Light Block".

Di sebelah kiri pada gambar di bawah ini adalah konservatori Fiton di atas Salute-7. Untuk pertama kalinya di rumah kaca orbital ini, Tal Rezukhovidka (Arabidopsis) mengalami siklus pengembangan penuh dan memberikan biji. Di tengah adalah Sveoblok, di mana Arabidopsis mekar untuk pertama kalinya di atas Salute-6. Di sebelah kanan adalah rumah kaca on-board Oasis-1A di stasiun Salyut-7: dilengkapi dengan sistem irigasi semi otomatis otomatis, aerasi dan stimulasi listrik akar dan dapat memindahkan kapal vegetasi dengan tanaman relatif ke sumber cahaya.


Fiton, Sveoblok, dan Oasis-1A.


Penyiapan trapezium untuk mempelajari pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Sumber


Seed kit


Log penerbangan dari stasiun Salyut-7, sketsa oleh Svetlana Savitskaya

Di stasiun Mir, rumah kaca otomatis pertama di dunia, Svet, dipasang. Kosmonot Rusia melakukan enam percobaan di rumah kaca ini pada 1990-2000an. Mereka menanam salad, lobak, dan gandum. Pada tahun 1996-1997, Institut Masalah Biomedis dari Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia berencana untuk menumbuhkan benih tanaman yang diperoleh di ruang angkasa - yaitu, untuk bekerja dengan dua generasi tanaman. Untuk percobaan, kami memilih hibrida kubis liar setinggi sekitar dua puluh sentimeter. Pabrik memiliki satu minus - para astronot harus berurusan dengan penyerbukan.

Hasilnya menarik - benih-benih generasi kedua di luar angkasa diterima, dan mereka bahkan tumbuh. Tetapi tanaman tumbuh menjadi enam sentimeter, bukan dua puluh lima. Margarita Levinsky, seorang peneliti di Institut Masalah Biomedis dari Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia, mengatakanbahwa perhiasan bekerja pada penyerbukan tanaman dilakukan oleh astronot Amerika Michael Fossum.


Video Roskosmos tentang menanam tanaman di luar angkasa. Pada pukul 4:38 - pabrik di stasiun Mir.Pada





bulan April 2014, kapal kargo Dragon SpaceX mengirimkan tanaman pertumbuhan hijau Veggie ke Stasiun Luar Angkasa Internasional, dan pada bulan Maret para astronot mulai menguji perkebunan orbital. Unit ini mengontrol asupan cahaya dan nutrisi. Pada Agustus 2015, sayuran hijau yang ditanam dalam kondisi gayaberat mikro dimasukkan dalam menu astronot .




Selada tumbuh di Stasiun Luar Angkasa Internasional


Sehingga perkebunan di stasiun ruang angkasa dapat terlihat di masa

depan.Di segmen Rusia Stasiun Luar Angkasa Internasional, rumah kaca Lada beroperasi untuk percobaan Tanaman-2 . Pada akhir 2016 atau awal 2017, versi Lada-2 akan muncul di papan. Institut Masalah Biomedis dari Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia sedang mengerjakan proyek-proyek ini.





Produksi tanaman luar angkasa tidak terbatas pada eksperimen tanpa gravitasi. Untuk menjajah planet lain, seseorang harus mengembangkan pertanian di tanah, yang berbeda dari bumi, dan dalam atmosfer dengan komposisi yang berbeda. Pada 2014, ahli biologi Michael Mautner mengangkatasparagus dengan kentang di tanah meteorit. Agar cocok untuk menanam tanah, meteorit itu digiling menjadi bubuk. Berdasarkan pengalaman, ia mampu membuktikan bahwa bakteri, jamur mikroskopis dan tanaman dapat tumbuh di tanah yang berasal dari luar bumi. Bahan sebagian besar asteroid mengandung fosfat, nitrat, dan terkadang air.


Asparagus tumbuh di tanah meteorit.

Dalam kasus Mars, di mana ada banyak pasir dan debu, menggiling batu tidak diperlukan. Tetapi masalah lain muncul - komposisi tanah. Di tanah Mars ada logam berat, jumlah yang meningkat di tanaman berbahaya bagi manusia. Para ilmuwan dari Belanda meniru tanah Mars dan sejak 2013 mereka telah menanam sepuluh tanaman dari beberapa spesies tanaman di atasnya.

Sebagai hasil percobaan, para ilmuwan menemukan bahwa kandungan logam berat dalam kacang polong, lobak, gandum hitam dan tomat yang ditanam di tanah Mars yang disimulasikan tidak berbahaya bagi manusia. Para ilmuwan terus mengeksplorasi kentang dan budaya lain.


Peneliti Taruhan Wamelink memeriksa tanaman yang ditanam di tanah Mars yang disimulasikan. Foto: Joep Frissel / AFP / Getty Images


Konten Logam dalam Pemanenan yang Dikumpulkan di Bumi dan pada Simulasi Tanah Bulan dan Mars

Salah satu tugas penting adalah menciptakan siklus pendukung kehidupan yang tertutup. Tumbuhan menerima karbon dioksida dan limbah kru, mengembalikan oksigen dan menghasilkan makanan. Ilmuwan memeriksakemungkinan menggunakan alga chlorella uniseluler dalam makanan, masing-masing mengandung 45% protein dan 20% lemak dan karbohidrat. Tapi ini, secara teori, makanan bergizi tidak diserap oleh manusia karena dinding selnya yang padat. Ada beberapa cara untuk mengatasi masalah ini. Dinding sel dapat dibelah dengan metode teknologi menggunakan perlakuan panas, fine grinding, atau metode lainnya. Anda dapat membawa serta enzim yang dirancang khusus untuk chlorella yang akan dibawa oleh astronot dengan makanan. Para ilmuwan juga dapat membawa GMO-chlorella, dinding di mana enzim manusia dapat terbelah. Mereka tidak berurusan dengan chlorella untuk nutrisi di luar angkasa, tetapi mereka menggunakannya dalam ekosistem tertutup untuk menghasilkan oksigen.

Eksperimen dengan chlorella dilakukan di atas stasiun orbital Salyut-6. Pada 1970-an, masih diyakini bahwa berada dalam gayaberat mikro tidak mempengaruhi tubuh manusia - ada terlalu sedikit informasi. Mereka juga mencoba mempelajari efeknya pada organisme hidup dengan bantuan chlorella, yang siklus hidupnya hanya bertahan empat jam. Itu nyaman untuk dibandingkan dengan chlorella yang tumbuh di Bumi.


Sumber


Perangkat IFS-2 dimaksudkan untuk menumbuhkan jamur, kultur jaringan dan mikroorganisme, dan hewan air. Sumber

Sejak tahun 70-an, percobaan pada sistem tertutup telah dilakukan di USSR. Pada tahun 1972, pekerjaan "BIOS-3" dimulai - sistem ini masih berlaku. Kompleks ini dilengkapi dengan kamera untuk menumbuhkan tanaman dalam kondisi buatan yang diatur - fitotron. Mereka membudidayakan gandum, kedelai, salad chufu, wortel, lobak, bit, kentang, mentimun, coklat kemerah-merahan, kubis, adas dan bawang. Para ilmuwan mampu mencapai siklus tertutup hampir 100% dalam air dan udara dan hingga 50-80% dalam nutrisi. Tujuan utama dari Pusat Internasional untuk Sistem Ekologi Tertutup adalah untuk mempelajari prinsip-prinsip berfungsinya sistem dengan tingkat kompleksitas yang berbeda-beda dan untuk mengembangkan dasar ilmiah untuk penciptaannya.

Salah satu eksperimen terkenal yang mensimulasikan penerbangan ke Mars dan kembali ke Bumi adalah "Mars-500". Selama 519 hari, enam relawan berada di kompleks tertutup. Percobaan ini diselenggarakan oleh Rokosmos dan Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia, dan Badan Antariksa Eropa menjadi mitra. Di "papan kapal" ada dua rumah kaca - dalam satu tumbuh salad, yang lain - kacang polong. Dalam hal ini, tujuannya bukan untuk menanam tanaman di dekat dengan kondisi ruang, tetapi untuk mengetahui seberapa penting tanaman bagi kru. Oleh karena itu, pintu rumah kaca ditutup dengan film buram dan sensor dipasang yang memperbaiki setiap pembukaan. Dalam foto di sebelah kiri, awak Mars-500 Marina Tugusheva bekerja dengan rumah kaca sebagai bagian dari percobaan.

Eksperimen lain di papan 500 Mars adalah GreenHouse. Dalam video di bawah ini, anggota ekspedisi Alexei Sitnev berbicara tentang percobaan dan menunjukkan rumah kaca dengan berbagai tanaman.



Manusia akan memiliki banyak peluang untuk mati di Mars . Dia berisiko jatuh ketika mendarat, membeku di permukaan, atau tidak terbang. Dan, tentu saja, mati kelaparan. Produksi tanaman diperlukan untuk pembentukan koloni, dan para ilmuwan dan astronot bekerja ke arah ini, menunjukkan contoh sukses budidaya beberapa spesies tidak hanya dalam gayaberat mikro, tetapi juga di tanah simulasi Mars dan Bulan. Penjajah luar angkasa pasti akan memiliki kesempatan untuk mengulang kesuksesan Mark Watney .

Source: https://habr.com/ru/post/id395689/