Как обу­стро­ить план­та­цию на бор­ту кос­ми­че­ско­го кораб­ля? Какие куль­ту­ры уже «осво­и­лись» в меж­пла­нет­ном про­стран­стве? Как выгля­дят совре­мен­ные кос­ми­че­ские оран­же­реи? Отве­ты на эти вопро­сы уче­ные ищут на Земле.

Нака­нуне Все­мир­но­го дня кос­мо­нав­ти­ки в Меж­ду­на­род­ном муль­ти­ме­дий­ном пресс-цен­тре МИА «Рос­сия сего­дня» состо­ял­ся круг­лый стол на тему: «Агро­кос­ми­че­ская про­грам­ма и новей­шие раз­ра­бот­ки агро­хи­ми­че­ской отрас­ли Рос­сии», где рос­сий­ские уче­ные обсу­ди­ли совре­мен­ные дости­же­ния отрас­ли, а так­же аль­тер­на­тив­ные пути раз­ви­тия сель­ско­го хозяй­ства в космосе.

Почему это важно

Вопрос созда­ния кос­ми­че­ских оран­же­рей как нико­гда актуа­лен: сей­час кос­мо­нав­ты полу­ча­ют про­дук­ты пита­ния с Зем­ли, но в бли­жай­шем буду­щем пла­ни­ру­ют­ся гораз­до более дли­тель­ные и уда­лен­ные кос­ми­че­ские мис­сии. Так что про­бле­ма выра­щи­ва­ния еды пря­мо на бор­ту ста­но­вит­ся все более насущ­ной. Созда­ние систе­мы, обес­пе­чи­ва­ю­щей жиз­не­де­я­тель­ность эки­па­жа, вхо­дит прак­ти­че­ски во все утвер­жден­ные и пока толь­ко пла­ни­ру­е­мые кос­ми­че­ские программы.

Одна из глав­ных задач кос­ми­че­ских оран­же­рей – полу­че­ние на бор­ту све­жей вита­мин­ной про­дук­ции. «Дело в том, что обес­пе­че­ние кос­мо­нав­тов вита­ми­на­ми в даль­них кос­ми­че­ских поле­тах – вещь весь­ма про­бле­ма­тич­ная, – рас­ска­зы­ва­ет веду­щий науч­ный сотруд­ник Инсти­ту­та меди­ко-био­ло­ги­че­ских про­блем РАН Юлий Бер­ко­вич. – Совре­мен­ные син­те­ти­че­ские вита­мин­но-мине­раль­ные ком­плек­сы, как пра­ви­ло, име­ют срок год­но­сти не более года. И при пла­ни­ро­ва­нии даль­не­го поле­та этот вопрос бес­по­ко­ит меди­ков. Поэто­му уче­ные ищут пути полу­че­ния све­жей вита­мин­ной зеле­ни на борту».

Опыт есть!

Раз­ра­ба­ты­ва­е­мые дол­гие годы мето­ди­ки выра­щи­ва­ния рас­те­ний в кос­мо­се в неболь­ших веге­та­ци­он­ных сосу­дах име­ли ряд недо­стат­ков. Дело в том, что не была накоп­ле­на инфор­ма­ция, как в усло­ви­ях кос­ми­че­ско­го поле­та создать для рас­те­ний бла­го­при­ят­ные усло­вия сре­ды: пита­ния, дыха­ния, осве­ще­ния и пр. В 1990 году была созда­на пер­вая авто­ма­ти­че­ская кос­ми­че­ская оран­же­рея «Свет», кото­рая десять лет успеш­но про­ра­бо­та­ла на орби­таль­ной стан­ции «Мир» и поз­во­ли­ла в авто­ма­ти­че­ском режи­ме полу­чить посе­вы китай­ской листо­вой капу­сты, реди­са и еще ряда культур.

Было про­из­ве­де­но и несколь­ко веге­та­ций пше­ни­цы. Неко­то­рые «под­опыт­ные» даже дава­ли вызрев­шие семе­на. Когда в 2002 году стан­ция «Мир» была затоп­ле­на, вме­сте с ней зато­ну­ла и оран­же­рея. Но объ­ем досто­вер­ной инфор­ма­ции о том, как вли­я­ют на рас­те­ния усло­вия низ­ко­ор­би­таль­но­го кос­ми­че­ско­го поле­та, неве­со­мость, мик­ро­гра­ви­та­ция, кос­ми­че­ская ради­а­ция и мно­гие дру­гие фак­то­ры, к сего­дняш­не­му дню уче­ны­ми накоп­лен огромный.

Зарубежные проекты

С 2014 г. на МКС рабо­та­ет аме­ри­кан­ская оран­же­рея «Веджи» (Veggie) для выра­щи­ва­ния салат­ных ово­щей. Она обо­ру­до­ва­на веге­та­ци­он­ной каме­рой с регу­ли­ру­е­мым объ­е­мом и све­тиль­ни­ка­ми на осно­ве крас­ных, синих и зеле­ных све­то­ди­о­дов. Каме­ра охла­жда­ет­ся вен­ти­ля­то­ра­ми, пода­ю­щи­ми воз­дух из объ­е­ма моду­ля МКС. Рас­те­ния выра­щи­ва­ют­ся на суб­страт­ных подуш­ках с поч­во­за­ме­ни­те­лем. Важ­ным резуль­та­том экс­пе­ри­мен­тов в оран­же­рее «Веджи» ста­ло под­твер­жде­ние мик­ро­био­ло­ги­че­ской без­опас­но­сти выра­щен­ных рас­те­ний: они вполне при­год­ны в пищу.

Сей­час аме­ри­кан­цы рабо­та­ют над кон­цеп­ци­ей пище­вой оран­же­реи с систе­мой сол­неч­но­го осве­ще­ния Solar Plant Lighting System, кото­рая, по оцен­кам экс­пер­тов, смо­жет про­из­во­дить от 50 до 100 г све­жей зеле­ни в день на каж­до­го чле­на экипажа.

Мно­же­ство испы­та­ний про­хо­дит и на Зем­ле. Инте­рес­ный резуль­тат полу­чи­ли недав­но в Пекин­ском агро­кос­ми­че­ском уни­вер­си­те­те. На постро­ен­ной круп­но­мас­штаб­ной назем­ной моде­ли замкну­той эко­ло­ги­че­ской систе­мы под назва­ни­ем «Лун­ный дво­рец» (Lunar Palace) в 2017 – 2018 гг. про­ве­ли экс­пе­ри­мент: в тече­ние года от 4 до 8 чле­нов эки­па­жа жили там в пол­ной изо­ля­ции, на 80 % обес­пе­чи­вая себя рас­ти­тель­ной пищей, выра­щен­ной в оран­же­рей­ном модуле.

Российские перспективы

Не отста­ют от зару­беж­ных кол­лег и наши уче­ные. В Мос­ков­ском инсти­ту­те меди­ко-био­ло­ги­че­ских про­блем РАН раз­ра­бо­та­ны кон­вей­ер­ные оран­же­реи, пред­на­зна­чен­ные спе­ци­аль­но для исполь­зо­ва­ния на кос­ми­че­ских пило­ти­ру­е­мых аппа­ра­тах, – «Фито­цикл-СД», «Вита­цикл» и «Фито­кон­вей­ер».

Уже сей­час они спо­соб­ны давать в сут­ки до 215 г све­жей зеле­ни с пло­ща­ди 0,3 м. Самый акту­аль­ный рос­сий­ский про­ект – оран­же­рея кон­вей­ер­но­го типа «Вита­цикл-Т», кото­рая в насто­я­щее вре­мя про­хо­дит испы­та­ния на Зем­ле (таб­ли­ца). В сле­ду­ю­щем году пла­ни­ру­ет­ся уже изго­то­вить образ­цы для запус­ка на рос­сий­ский сег­мент МКС.

«Кон­вей­ер­ный режим – это когда вы не сра­зу сее­те и полу­ча­е­те через какое-то вре­мя уро­жай сала­та цели­ком: семе­на высе­ва­ют­ся частя­ми на раз­ных участ­ках поса­доч­ной пло­ща­ди со сдви­гом по вре­ме­ни, – объ­яс­ня­ет Ю. Бер­ко­вич. – В резуль­та­те полу­ча­е­те, допу­стим, каж­дые четы­ре дня пор­цию сала­та, кото­рым эки­паж смо­жет вос­пол­нить свои потреб­но­сти в вита­ми­нах. Рабо­та такой уста­нов­ки непре­рыв­ная, пор­ция зеле­ных ово­щей «выда­ет­ся» с пери­о­дом, рав­ным дли­тель­но­сти «шага» конвейера».

Пока такие веге­та­ци­он­ные моду­ли раз­ра­ба­ты­ва­ют­ся для зелен­ных куль­тур, затем, по реко­мен­да­ци­ям спе­ци­а­ли­стов по пита­нию, в раци­он кос­мо­нав­тов вой­дут тома­ты, мор­ковь и дру­гие куль­ту­ры. Для созда­ния «Вита­цик­ла-Т» исполь­зо­вал­ся ряд аль­тер­на­тив­ных тех­но­ло­гий для выра­щи­ва­ния рас­те­ний в усло­ви­ях неве­со­мо­сти – кон­струк­ции кор­не­вых моду­лей, поса­доч­ные устрой­ства, капил­ляр­но-пори­стые поч­во­за­ме­ни­те­ли, систе­мы увлаж­не­ния и мине­раль­но­го пита­ния для кор­не­вой зоны, све­то­ди­од­ные све­тиль­ни­ки, веге­та­ци­он­ные каме­ры с авто­ма­ти­че­ским регу­ли­ро­ва­ни­ем газо­вой сре­ды и др.

Работы еще много

Уче­ные раз­ных стран рабо­та­ют над созда­ни­ем кос­ми­че­ских оран­же­рей, спо­соб­ных обес­пе­чить «зеле­ный» раци­он кос­мо­нав­тов. Конеч­но, о нача­ле веде­ния пла­не­тар­но­го сель­ско­го хозяй­ства гово­рить пока рано – для нача­ла уче­ным пред­сто­ит обес­пе­чить защи­ту рас­те­ний от непри­выч­ных для них усло­вий. «Нель­зя забы­вать, что поми­мо спе­ци­фи­ки самой сре­ды на рас­те­ния в кос­мо­се вли­я­ет целый ряд фак­то­ров: сме­щен­ный спектр излу­че­ния, к кото­ро­му непри­выч­ны наши рас­те­ния, жест­кая элек­тро­маг­нит­ная ради­а­ция, пря­мое воз­дей­ствие частиц сол­неч­но­го вет­ра, и это дале­ко не все», – пояс­нил док­тор физи­ко-мате­ма­ти­че­ских наук Миха­ил Маров, ака­де­мик РАН.

«Реак­ция рас­те­ний на кос­ми­че­ские усло­вия дей­стви­тель­но непред­ска­зу­е­ма, – согла­ша­ет­ся кос­мо­навт, Герой Рос­сии Сер­гей Авде­ев. – Мы, напри­мер, дол­го не пони­ма­ли, поче­му пше­ни­ца одно­го и того же сор­та коло­сит­ся на Зем­ле, а в кос­мо­се зерен не дает. Выяс­ни­ли, что рас­те­ния «чув­ство­ва­ли» эти­лен­гли­коль, кото­рый содер­жал­ся в воз­ду­хе кос­ми­че­ской стан­ции. Мы, кос­мо­нав­ты, этим воз­ду­хом дыша­ли без про­блем, но пше­ни­ца ока­за­лась более чув­стви­тель­на. При­шлось делать изо­ли­ро­ван­ную каме­ру со сво­ей воз­душ­ной сре­дой, допол­ни­тель­ны­ми филь­тра­ми, и тогда пше­ни­ца заколосилась».

Поми­мо это­го, в пер­спек­ти­ве даль­них кос­ми­че­ских поле­тов все ост­рее вста­ет вопрос об ути­ли­за­ции рас­ти­тель­ных отхо­дов на бор­ту. На Зем­ле раз­ло­же­нию остат­ков в поч­ве помо­га­ют бак­те­ри­аль­ные мик­ро­ор­га­низ­мы, спо­соб­ные пре­вра­щать рас­ти­тель­ные остат­ки в пита­тель­ную сре­ду. А как быть на орби­те? Здесь на помощь кос­ми­че­ским агро­но­мам могут прий­ти зем­ные агро­хи­ми­ки и микробиологи.

«Вме­сте с семе­на­ми в кос­мос неиз­беж­но отпра­вят­ся и бак­те­рии. Пока еще не отра­бо­тан вопрос орга­ни­за­ции кру­го­во­ро­та веществ на бор­ту кос­ми­че­ских кораб­лей, но в пер­спек­ти­ве дли­тель­ных поле­тов он ста­нет очень акту­аль­ным, – под­черк­нул ака­де­мик РАН и гене­раль­ный дирек­тор АО «Щел­ко­во Агро­хим» Салис Кара­ко­тов. – Так что о защи­те буду­щих кос­ми­че­ских рас­те­ний надо поза­бо­тить­ся еще на Земле».