Выращивание растений в космосе для миссий NASA на Луну и Марс

Исследователи из Мельбурнского университета, входящие в Австралийский исследовательский центр передового опыта «Растения для космоса» (P4S, 2024–2030), в партнерстве с NASA и другими космическими учеными работают над созданием продовольственной базы для долгосрочных миссий.

Более 40 ученых из 11 стран и семи космических агентств объединились, чтобы создать дорожную карту для прорывов в науке о растениях, необходимых для жизни человека на Луне и Марсе. Исследование опубликовано в New Phytologist и согласуется с лунной программой NASA «Артемида».

Почему растения важны в космосе

Растения — это не просто источник пищи, а основа для выживания в космосе. Они выполняют множество функций:

  • Производят кислород.
  • Очищают воду.
  • Перерабатывают отходы.
  • Могут служить источником фармацевтических препаратов и биоматериалов.
  • Поддерживают психическое здоровье астронавтов.

Исследователи предлагают концепцию «Уровня готовности биорегенеративной системы жизнеобеспечения (BLSS)», расширяющую шкалу оценки сельскохозяйственных культур NASA. Эта система оценивает, насколько эффективно растения могут перерабатывать воздух, воду и питательные вещества в космических средах обитания.

Сложности выращивания растений за пределами Земли

Обеспечение питания астронавтов для долгосрочных миссий (на Луну к 2030 году и на Марс к 2040 году) является критическим «красным риском» (высший приоритет для NASA). Однако выращивать растения в космосе сложно.

Микрогравитация и более слабая гравитация нарушают динамику жидкостей, затрудняя поступление воды и питательных веществ к корням. Отсутствие естественной конвекции влияет на теплообмен и циркуляцию воздуха, что может замедлить рост.

Ученые изучают, как растения адаптируются к космосу, в частности, исследуют гравитропизм (реакцию на гравитацию, отличную от земной) для оптимизации выращивания культур в условиях микро- и частичной гравитации.

Предстоящие эксперименты и технологии будущего

В конце 2027 года произойдет историческое событие: растения впервые вырастут на Луне. В рамках миссии NASA Artemis III будет проведен эксперимент LEAF (Lunar Effect on Agricultural Flora). Три вида быстрорастущих растений будут выращиваться в контролируемой климатической камере на лунной поверхности.

Через неделю 500 граммов образцов растений вернутся на Землю для анализа. Часть исследований, включая изучение экспрессии генов и воздействия пониженной гравитации и повышенной космической радиации как стрессовых факторов, будет проведена в Австралии партнерами P4S.

Будущее космического земледелия становится высокотехнологичным. Исследователи используют омиксные технологии и искусственный интеллект для создания «цифровых двойников», оптимизирующих рост растений, качество пищи и ее приемлемость для астронавтов. Эти модели учитывают сложное взаимодействие физиологии растений и сенсорной обратной связи человека, чтобы поддерживать интерес астронавтов к еде и избегать «усталости от меню».

Польза для Земли и космоса

Эта работа важна не только для освоения космоса, но и для улучшения жизни на Земле. Знания, полученные при выращивании растений в экстремальных условиях, могут помочь революционизировать практику устойчивого сельского хозяйства на нашей планете.