Выращивание растений в космосе: вызовы для марсианской миссии

Растения будут играть критическую роль для выживания людей в длительных космических миссиях, например, на Марс. Однако, как показывает статья в Botany Letters, предстоит решить множество задач, чтобы астронавты могли успешно выращивать достаточно пищи на борту кораблей и других планетах.

Люси Пуле и коллеги из Университета Клермон-Ферран отмечают в своём обзоре, что хотя здоровые растения можно выращивать в космосе, долгосрочное влияние космической среды на рост и размножение растений ещё плохо изучено.

Эксперименты с 1960-х годов на космических станциях и исследовательских ракетах показали, что растения могут нормально расти в условиях микрогравитации, если учесть такие факторы, как ограниченное пространство, отсутствие вентиляции и повышенный уровень радиации.

Однако микрогравитация может снижать рост клеток, изменять экспрессию генов и характер роста корней — всё это критически влияет на культивацию растений в космосе.

Семена, произведённые на орбите, также, по-видимому, отличаются по составу и стадиям развития от семян, выращенных на Земле. Это может влиять на производительность и питательную ценность «космических» семян, а также ухудшать вкус растений, выращенных в космосе, что станет проблемой для экипажей, зависящих от растительной диеты в длительных полётах.

Хотя серьёзных препятствий для роста растений в космосе, кажется, нет, всё ещё не хватает масштабных тестов по производству пищи в условиях пониженной гравитации, и необходимо разработать ряд жизнеспособных технологий для космического сельского хозяйства.

К ним относятся эффективные системы полива и доставки питательных веществ, точный контроль атмосферы (температура, влажность, состав воздуха), а также энергоэффективное освещение, которое может включать системы сбора солнечного света на поверхности планет и спутников.

Также крайне важен правильный выбор культур для выращивания в космосе. Учитывая ограниченное пространство на борту корабля, необходимо развивать растения уменьшенного размера, но с высокой урожайностью: например, карликовые сорта пшеницы, томатов черри, риса, перца, сои и гороха успешно выращивались на орбите и в симулированных планетарных средах обитания.

Люси Пуле заявила: «Проблемы остаются в области доставки питательных веществ, освещения и вентиляции, но также и в выборе видов растений и признаков, которые стоит развивать. Кроме того, необходимо приложить значительные усилия для механистического моделирования роста растений, чтобы достичь более глубокого понимания задействованных сложных физических, биохимических и морфологических явлений, если мы хотим точно контролировать и предсказывать рост и развитие растений в космической среде».