Как более века антарктического сельского хозяйства помогает ученым выращивать пищу в космосе

Без рубрики

Эта статья переиздана из The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочитайте оригинальную статью.

Выяснение того, как кормить людей в космосе, является важной частью более масштабных усилий по демонстрации жизнеспособности долгосрочного проживания людей внеземных сред. 12 мая 2022 года группа ученых объявила об успешном выращивании растений с использованием лунного грунта, собранного во время лунных миссий «Аполлон». Но это не первый случай, когда ученые пытаются выращивать растения в почвах, которые обычно не поддерживают жизнь.

Я историк антарктической науки. Вопрос о том, как выращивать растения и продукты питания в дальних южных уголках Земли, активно изучается уже более 120 лет. Эти усилия помогли лучше понять многие проблемы сельского хозяйства в экстремальных условиях и в конечном итоге привели к ограниченному, но успешному выращиванию растений в Антарктике. И особенно после 1960-х годов ученые стали явно смотреть на это исследование как на ступеньку к человеческому обитанию в космосе.

На этой картине изображена комната на борту антарктического исследовательского корабля «Дискавери», где из почвы из Антарктиды были выращены первые растения. Архив Халтона / Стрингер через Getty Images

Выращивание растений в Антарктиде

Первые усилия по выращиванию растений в Антарктиде были в первую очередь направлены на обеспечение питанием исследователей.

В 1902 году британский врач и ботаник Реджинальд Кеттлиц первым начал выращивать продукты питания на антарктических почвах. Он собрал немного почвы в проливе Мак-Мердо и использовал ее для выращивания горчицы и кресс-салата в ящиках под световым люком на борту корабля экспедиции. Урожай сразу же пригодился экспедиции. Кеттлиц производил достаточно, чтобы во время вспышки цинги вся команда ела зелень, чтобы предотвратить симптомы. Этот ранний эксперимент продемонстрировал, что антарктическая почва может быть продуктивной, а также указал на питательные преимущества свежих продуктов во время полярных экспедиций.

Ранние попытки выращивать растения непосредственно в антарктических ландшафтах были менее успешными. В 1904 году шотландский ботаник Роберт Радмоз-Браун отправил по почте семена 22 холодостойких арктических растений на небольшой холодный остров Лори, чтобы посмотреть, вырастут ли они. Все семена не проросли, что Радмоз-Браун объяснил как условиями окружающей среды, так и отсутствием биолога, который помог бы ускорить их рост.

Было еще много попыток внедрить неместные растения в антарктический ландшафт, но, как правило, они просуществовали недолго. В то время как сама почва могла поддерживать некоторую растительную жизнь, суровая среда не была благоприятной для выращивания растений.

Внутренняя часть теплицы с растениями, растущими рядом с отражающими тепло стенами.

Единственный способ успешно выращивать продукты питания в холодных условиях Антарктиды — в теплице, такой как эта на станции Мак-Мердо. Эли Дьюк/Flickr, CC BY-SA

Современные техники и эмоциональные преимущества

К 1940-м годам многие страны начали создавать долгосрочные исследовательские станции в Антарктиде. Поскольку выращивать растения на открытом воздухе было невозможно, некоторые люди, жившие на этих станциях, взяли на себя строительство теплиц, чтобы обеспечить как пищу, так и эмоциональное благополучие. Но вскоре они поняли, что антарктическая почва была слишком низкого качества для большинства культур, кроме горчицы и кресс-салата, и обычно теряла плодородие через год или два. Начиная с 1960-х годов, люди начали переходить на беспочвенный метод гидропоники, систему, в которой вы выращиваете растения с корнями, погруженными в химически улучшенную воду при сочетании искусственного и естественного света.

Ряд небольших саженцев, растущих на полках без почвы.

Гидропонные системы выращивают растения без почвы. Эли Дьюк/Flickr, CC BY-SA

Используя методы гидропоники в теплицах, растениеводческие предприятия вообще не использовали антарктическую среду для выращивания сельскохозяйственных культур. Вместо этого люди создавали искусственные условия.

СВЯЗАННЫЙ: Как сделать свой собственный гидропонный сад

К 2015 году в Антарктиде было не менее 43 различных объектов, где исследователи в то или иное время выращивали растения. Хотя эти объекты были полезны для научных экспериментов, многие жители Антарктики ценили возможность есть свежие овощи зимой и считали эти объекты огромным благом для своего психологического благополучия. Как выразился один исследователь, они «теплые, яркие и полны зелени — среда, которой не хватает во время антарктической зимы».

Большое серебряное здание на заснеженном ландшафте.

На Южнополярной станции Амундсен-Скотт с 2004 года исследователи проводят эксперименты, призванные имитировать условия выращивания в космосе. Даниэль Лейсслер/Wikimedia Commons, CC BY-SA

Антарктида как аналог космоса

По мере того, как в середине 20-го века постоянное заселение Антарктиды людьми росло, человечество также начало продвигаться в космос — и, в частности, на Луну. Начиная с 1960-х годов ученые, работающие в таких организациях, как НАСА, начали думать о враждебной, экстремальной и чуждой Антарктике как об удобном аналоге для исследования космоса, где страны могут тестировать космические технологии и протоколы, включая производство растений. Этот интерес сохранялся до конца 20-го века, но только в 2000-х годах космос стал основной целью некоторых антарктических сельскохозяйственных исследований.

В 2004 году Национальный научный фонд и Центр сельского хозяйства с контролируемой средой Университета Аризоны совместно построили камеру выращивания продовольствия на Южном полюсе. Проект был разработан для проверки идеи сельского хозяйства с контролируемой средой — средства максимального роста растений при минимальном использовании ресурсов. По словам его архитекторов, объект точно имитировал условия лунной базы и представлял собой «аналог на Земле для некоторых проблем, которые возникнут, когда производство продуктов питания будет перемещено в космические жилища». Этот объект продолжает снабжать Южнополярную станцию ​​дополнительным питанием.

После постройки камеры выращивания продуктов питания на Южном полюсе Университет Аризоны сотрудничал с НАСА в создании аналогичного прототипа лунной теплицы.

Фотография сверху нескольких растений, растущих из маленьких черных пластиковых подушек.

На Международной космической станции есть небольшой огород, который обеспечивает экипаж небольшим количеством еды. НАСА

Выращивание растений в космосе

По мере того, как к концу 20-го века люди стали проводить в космосе больше времени, астронавты начали использовать уроки века выращивания растений в Антарктиде.

СВЯЗАННЫЙ: Будущее сельского хозяйства в космосе

В 2014 году астронавты НАСА установили систему производства овощей на борту Международной космической станции для изучения роста растений в условиях микрогравитации. На следующий год они собрали небольшой урожай салата, часть которого затем съели с бальзамическим уксусом. Как и утверждали антарктические ученые в течение многих лет, НАСА утверждало, что питательная и психологическая ценность свежих продуктов является «решением проблемы длительных миссий в дальний космос».

Белое здание над застывшим пейзажем.

EDEN ISS — это новейший эксперимент, разработанный для имитации предприятия по производству продуктов питания на Луне, и он может успешно накормить экипаж из шести человек. DLR Немецкий аэрокосмический центр/Flickr, CC BY

Исследования Антарктики и по сей день играют важную роль для космоса. В 2018 году Германия запустила в Антарктиде проект под названием EDEN ISS, посвященный технологиям выращивания растений и их применению в космосе в полузакрытой системе. Растения растут на воздухе, так как господа распыляют химически усиленную воду на их корни. В первый год EDEN ISS смогла произвести достаточно свежих овощей, чтобы составить треть рациона экипажа из шести человек.

Как и в истории Антарктики, вопрос о том, как выращивать растения, является центральным в любом обсуждении возможных человеческих поселений на Луне или Марсе. В конце концов люди отказались от попыток возделывания сурового антарктического ландшафта для производства продуктов питания и обратились для этого к искусственным технологиям и окружающей среде. Но после более чем вековой практики и использования самых современных технологий пища, выращенная в Антарктиде, никогда не могла прокормить многих людей в течение очень долгого времени. Прежде чем отправлять людей на Луну или Марс, было бы разумно сначала доказать, что поселение может выжить самостоятельно среди замерзших южных равнин Земли.

Даниэлла Маккей — адъюнкт-профессор истории Техасского технологического университета. Ее исследования пытаются связать антарктический континент, моря и атмосферу с темами современной мировой истории.

Оцените автора
Добавить комментарий