Ғарыштық шаруашылық - Википедия - Space farming

Лада өсімдігінің өсу тәжірибесі

Ғарыштық шаруашылық ішіндегі тамақ және басқа материалдар үшін дақылдарды өсіруді білдіреді ғарыш немесе Жерден тыс аспан объектілерінде - барабар ауыл шаруашылығы қосулы Жер.

Сияқты аспан денелерінде егіншілік ай немесе Марс, көптеген ұқсастықтарды а ғарыш станциясы немесе ғарыш колониясы. Бірақ, аспан денесінің мөлшеріне байланысты, күрделілігі болмауы мүмкін микрогравитация соңғысында табылған. Әр ортада қол жетімділігінде айырмашылықтар болады кірістер ғарыштық ауылшаруашылық процесіне: бейорганикалық материал қажет өсімдіктердің өсуі, топырақ медиасы, инсоляция, көмірқышқыл газының, азот пен оттегінің салыстырмалы қол жетімділігі және т.б.

Кіріспе

Тағдыр зертханасындағы цуккини зауыты

Дейін азық-түлік жеткізу ғарыш станциялары және басқа ұзақ мерзімді миссиялар ауыр және таңқаларлықтай қымбат. Бір ғарышкер Халықаралық ғарыш станциясы тәулігіне шамамен «1,8 килограмм тамақ пен қаптама» қажет.[1] Төрт адамнан тұратын экипаж, үш жылдық Марс миссиясы сияқты ұзақ мерзімді миссия үшін бұл сан 24000 фунтқа дейін (немесе 10 886 кг) дейін өсуі мүмкін.[1]

Жеткізілім құны мен планетааралық миссиялардың орнын толтыру мүмкін еместігі салдарынан азық-түлік ағынының өсу перспективасы керемет тартымды. Ғарыштық ферманың болуы а құруға көмектеседі тұрақты қоршаған орта, өйткені өсімдіктер ағынды суларды қайта өңдеуге, оттегі түзуге, ауаны үздіксіз тазартуға және ғарыш станциясында немесе ғарыш кемесінде нәжісті қайта өңдеуге болады.[2] Тек 10м2 дақылдар 1 адамның күнделікті қажеттілігінің 25% немесе шамамен 180-210 грамм оттегі өндіреді.[3] Бұл ғарыш фермасына ғарыш кемесін жасандыға айналдыруға мүмкіндік береді экожүйе а гидрологиялық цикл және қоректік заттарды қайта өңдеу.[4][5]

Сақтау мерзімін сақтауға және жалпы массаны азайтуға қосымша, ғарышта тамақ өсіру қабілеті астронавт диетасындағы витаминдер арасындағы айырмашылықты азайтуға және дәмі мен құрылымын жақсартылған жаңа тағаммен қамтамасыз етуге мүмкіндік береді. Қазіргі уақытта ғарышкерлерге берілетін тағамның көп бөлігі термиялық өңдеуден өтеді немесе мұздату кептірілген. Бұл әдістердің екеуі де көбінесе тағамды алдын-ала емдеудің қасиеттерін сақтайды. Алайда, сақтау кезінде витаминдердің деградациясы болуы мүмкін. 2009 жылғы зерттеу витаминдердің айтарлықтай төмендеуін атап өтті A, C және Қ Сонымен қатар фолий қышқылы және тиамин бір жыл ішінде сақталуы мүмкін.[1] Марсқа бару үшін азық-түлікті бес жылға дейін сақтау қажет болуы мүмкін, сондықтан осы дәрумендердің жаңа көзі қажет болады.[1]

Азық-түлік өнімдерін басқаларға жеткізу жер бетінен ерте қоныстанудың негізгі бөлігі болуы мүмкін. Азық-түлік өндірісі - бұл қарапайым емес міндет және ерте колонистердің ең көп еңбек талап ететін және өмірлік маңызды міндеттерінің бірі болуы ықтимал. Басқалармен қатар, NASA ғарыштық шаруашылықты қалай жүзеге асыруға болатындығын зерттейді.[6][7]

Техникалық қиындықтар

Advanced Astroculture соя өсімдіктерін өсіру тәжірибесі

Жерден тыс ауылшаруашылығымен айналысуға тырысатын әр түрлі техникалық қиындықтар колонизаторларға тап болады. Оларға ауырлық күшінің, жарықтың және қысымның төмендеуі, сондай-ақ радиацияның жоғарылауы жатады.[6] Жылыжайлар ғарышта ұсынылған көптеген мәселелерді шеше алатын болса да, олардың құрылысы өзіндік техникалық қиындықтармен келеді.[8][9]

Өсімдіктің ұшу тәжірибесі а микрогравитациялық орта Марстың бетінде өсетін өсімдіктер жер өсімдіктерінің ауырлық күшінің шамамен 1/3 бөлігін сезінеді. Дегенмен, өсімдіктер бағытталған жарықпен қамтамасыз етілгенге дейін, ауырлық күші аз ортада өскендер қалыпты түрде өсіп отырды.[10] Қалыпты өсу қарама-қарсы тамыр және өркен өсу бағыты ретінде жіктеледі. Айтуынша, ғарышқа ұшу ортасында өсірілген көптеген өсімдіктер жер бетіндегі өсімдіктерден едәуір кіші және баяу өскен.[10]

Ауырлық күшінің әртүрлі әсерінен басқа, егер қорғалмаса, Марс бетінде өсетін өсімдіктер Жерге қарағанда әлдеқайда жоғары радиация деңгейіне ұшырайды. Радиацияның жоғары деңгейіне әсер ету өсімдік ДНҚ-сына зиян тигізуі мүмкін. Бұл жоғары реактивті гидроксил радикалдары ДНҚ-ны мақсат еткендіктен пайда болады.[11] ДНҚ деградациясы өсімдіктердің өнуіне, өсуіне және көбеюіне тікелей әсер етеді.[11] Иондаушы сәулелену PSII функциясына да әсер етеді және функцияны жоғалтуы мүмкін және фото-тотығуға жауап беретін радикалдардың түзілуі мүмкін. Бұл әсерлердің қарқындылығы әр түрге әр түрлі.[12]

Марс бетінің төмен қысымды ортасы да алаңдаушылық тудырды. Гипобариялық жағдайлар таза фотосинтезге және булану күшіне әсер етуі мүмкін. Алайда, 2006 жылғы зерттеу жоғары көміртек қышқылын сақтауды ұсынады2 концентрациясы өсімдіктердің қалыпты өсуіне қол жеткізу үшін гипобариялық жағдайлардың әсерін 10 кПа-ға дейін төмендетуі мүмкін.[13]

Марс топырағында органикалық заттардың минералдануының өнімі болып табылатын реактивті азоттан басқа өсімдіктердің өсуіне қажет минералдардың көп бөлігі бар.[14] Марлардың бетінде органикалық заттар жетіспейтін болғандықтан, бұл компонент жетіспейді. Реактивті азот - өсімдіктің өсуі үшін қолданылатын топырақтың қажетті құрамдас бөлігі, және азотты бекітетін бактериялар сияқты түрлер реактивті азот қатарының жетіспеуіне көмектесе алады. Алайда, 2014 жылғы зерттеу бойынша өсімдіктер симуляциялық топырақты қолдану арқылы Марс және Ай топырағында 50 күн бойына өніп, тіршілік ете алды. Айтуынша, олардың төрт эксперименттелген түрлерінің біреуі ғана гүлдің толық қалыптасуына қол жеткізді, сондықтан толық өсуге жету үшін көп жұмыс жасау керек.[14]

Тәжірибелер

Сұхбат Флорида университеті бау-бақша ғалымдары өздерінің ғарыштық шаруашылық тәжірибелері туралы.
  • «GreenHab «at Марс шөлін зерттеу станциясы жылы Юта Марста егіншілікпен байланысты кейбір қиындықтарды еліктеуге арналған жылыжай бар.
  • The Лада Еуропалық модульдік өсіру жүйесі және эксперимент[15] үстінде Халықаралық ғарыш станциясы аз мөлшерде жаңа тағам өсіру үшін қолданылады.
  • 2013 жылы НАСА зерттеуді қаржыландырды 3D тамақ принтері.[16]
  • NASA-ның көкөністерді өндіру жүйесі «Veggie» - бұл Халықаралық ғарыш станциясында салат түріндегі дақылдар өндіруді мақсат ететін қондырғы.[17]
  • 2019 Айдың қонуы 4 Айдың микроэкожүйесін алып жүреді,[18] 3 кг (6,6 фунт) тұқымдар мен жәндіктердің жұмыртқаларымен ұзындығы 18 см және диаметрі 16 см болатын «биосфера» цилиндрі өсімдіктер мен жәндіктердің бірігіп, синергия кезінде бірге өсе алатынын тексеру үшін.
  • Болашақ АЛИНА Ай қондырғышы NASA бірнеше өсімдік түрлерін өсіруге және өсіруге тырысатын Ай өсімдіктерін өсіру эксперименті (LPX) деп аталатын «биосфера» цилиндрін алып жүреді.[19][20]

Дақылдар тәжірибе жасады

Ғарыштық шаруашылықтарда пайдалану үшін келесі дақылдар қарастырылды:[3][21]картоп, дәнді дақылдар, күріш, бұршақ, қызанақ, паприка, салат, қырыққабат, құлпынай, пияз және бұрыш.

Сондай-ақ қараңыз

Әдебиеттер тізімі

ХҒС бойынша зинния гүлі
  1. ^ а б c г. Купер, Майя; Дуглас, Грейс; Першонок, Мишель (2011-03-01). «Ұзақ мерзімді миссияларға арналған NASA тамақ жүйесін дамыту». Food Science журналы. 76 (2): R40-R48. дои:10.1111 / j.1750-3841.2010.01982.x. ISSN  1750-3841. PMID  21535783.
  2. ^ «Ақ қағаз. Ғарыштық егіншілік». Ашық ауыл шаруашылығы. 1 (1): 70–73. 2016-05-26. дои:10.1515 / opag-2016-0011. ISSN  2391-9531.
  3. ^ а б Kijk журналы 9/2015
  4. ^ Maggi F. and C. Pallud, (2010), Микро- және гипо-ауырлықтағы ғарыштық ауыл шаруашылығы: Топырақ гидравликасы мен биогеохимияны жердегі, Марстағы, Айдағы және ғарыш станциясындағы, Планетадағы кесінді бөлімінде салыстырмалы түрде зерттеу. Ғарыш ғылымдары. 58, 1996–2007, дои: 10.1016 / j.pss.2010.09.025.
  5. ^ Maggi F. and C. Pallud, (2010), Марсиандық ауылшаруашылығы: Төмен ауырлық күшінің су ағынына, қоректік заттар циклына және микробтық биомасса динамикасына әсері, Ғарыштық зерттеулердегі жетістіктер 46, 1257-1265, doi: 10.1016 / j.asr .2010.07.012
  6. ^ а б Московиц, Клара (2013-05-15). «Марстағы егіншілік? НАСА 2030 жылға арналған азық-түлікпен қамтамасыз етеді». Fox News. Алынған 2014-05-18.
  7. ^ Уилер, Раймонд М. (2017-02-10). «Ғарыш кеңістігі үшін ауылшаруашылығы: адамдар мен жолдар». Ашық ауыл шаруашылығы. 2 (1): 14–32. дои:10.1515 / opag-2017-0002. ISSN  2391-9531.
  8. ^ Шуберт, Д. (2017-04-05). «Ай мен Марстың тіршілік ету ортасы үшін миссияның сценарийлерін жылыжай өндірісіне талдау жасау». Ашық ауыл шаруашылығы. 2 (1): 91–115. дои:10.1515 / opag-2017-0010. ISSN  2391-9531.
  9. ^ Цейдлер, Конрад; Вракинг, Винсент; Бэмси, Мэтью; Пулет, Люси; Забель, Павел; Шуберт, Даниел; Paille, Christel; Маззолени, Эрик; Домурат, Нико (2017-03-25). «Ғарыштық жүйеге арналған жылыжай модулі: Айдың жылыжай дизайны». Ашық ауыл шаруашылығы. 2 (1): 116–132. дои:10.1515 / opag-2017-0011. ISSN  2391-9531.
  10. ^ а б Пол, Анна-Лиза; Амальфитано, Клэр Э .; Ферл, Роберт Дж. (2012-12-07). «Өсімдіктің өсу стратегиясы ғарыштық ұшумен қайта құрылды». BMC өсімдік биологиясы. 12: 232. дои:10.1186/1471-2229-12-232. ISSN  1471-2229. PMC  3556330. PMID  23217113.
  11. ^ а б Эсно, Мари-Андри; Легу, Флоренция; Chenal, Christian (2010). «Иондаушы сәуле: өсімдік реакциясының жетістіктері». Экологиялық және тәжірибелік ботаника. 68 (3): 231–237. дои:10.1016 / j.envexpbot.2010.01.007.
  12. ^ Micco, Veronica De; Арена, Кармен; Пигналоса, Диана; Дюанте, Марко (2011-03-01). «Өсімдіктерге сирек және тығыз иондаушы сәулеленудің әсері». Радиациялық және қоршаған орта биофизикасы. 50 (1): 1–19. дои:10.1007 / s00411-010-0343-8. ISSN  0301-634X. PMID  21113610.
  13. ^ Ричардс, Джеффри Т .; Кори, Кеннет А .; Пол, Анна-Лиза; Ферл, Роберт Дж.; Уилер, Раймонд М .; Шюергер, Эндрю С. (2006-12-01). «Arabidopsis thaliana-ның гипобариялық ортаға әсер етуі: адамның Марсқа барлау және терраформалау миссиялары үшін өмірді қолдаудың төмен қысымды биорегенеративті жүйелеріне әсері». Астробиология. 6 (6): 851–866. Бибкод:2006 AsBio ... 6..851R. дои:10.1089 / ast.2006.6.851. ISSN  1531-1074. PMID  17155885.
  14. ^ а б Wamelink, G. W. Wieger; Фриссель, Джоеп Ю .; Криенен, Вильфред Х. Дж.; Веруерт, М.Рини; Гоедхарт, Пол В. (2014-08-27). «Өсімдіктер Марста және Айда өсе ала ма: Марста және Айда топырақтың симуляторларында өсу тәжірибесі». PLOS ONE. 9 (8): e103138. Бибкод:2014PLoSO ... 9j3138W. дои:10.1371 / journal.pone.0103138. ISSN  1932-6203. PMC  4146463. PMID  25162657.
  15. ^ «NASA - Еуропалық модульдік өсіру жүйесі». Архивтелген түпнұсқа 2010-11-25 аралығында. Алынған 2014-04-22.
  16. ^ «http://www.3ders.org/articles/20130521-nasa-grant-to-fund-3d-food-printer.html». 3ders жаңалықтары. 2013-05-21. Алынған 2014-05-18. Сыртқы сілтеме | тақырып = (Көмектесіңдер)
  17. ^ «NASA - көкөніс шаруашылығы жүйесі». nasa.gov. Алынған 2017-12-08.
  18. ^ Қытай Айдың шетіне тірі жұмыртқаларды қондырғалы тұр Мұрағатталды 2 қаңтар 2019 ж Wayback Machine. Ясмин Таяг, Кері. 2 қаңтар 2019.
  19. ^ Ай өсімдіктері LPX тәжірибесі. НАСА. Қол жетімді 5 қаңтар 2019.
  20. ^ НАСА-ның келесі шекарасы: Айдағы өсімдіктерді өсіру. Тарун Вадхва, Forbes. 2013.
  21. ^ Уилер, Раймонд (2010). «Ғарыштағы адамның тіршілігін қамтамасыз ететін өсімдіктер: Майерстен Марсқа дейін». Гравитациялық және ғарыштық биология. 23: 25–36.

Сыртқы сілтемелер