Filmuose viskas atrodo taip paprasta. Bet norint auginti maistą Marse, turime sukurti dirvožemį nuo nulio ir sukurti savo mini biosferą.
Žmonių iškrovimas į Marsą bus svarbus įvykis žmonijos istorijoje. Gyvenimas už žemės biosferos lieka daugelio svajonė. Tačiau tvaraus atsiskaitymo už Raudonąją planetą sukūrimas pareikalaus jos aplinkos vystymo. Būtina sukurti maisto gamybos būdus toje vietoje, kur jie nėra. Galų gale, iš Žemės tiekimas bus pertrūkis arba jie visai neegzistuos.
„Marso“ 2015 m. „Mark Watney“ (Matt Damon) garsiai vaizdavo sodinimo bulves improvizuotame šiltnamyje po to, kai jis pateko į sunkią situaciją epinės audros metu, dėl kurios likusios įgulos nariai sustabdė misiją ir skrenda be jo. Naudojant vakuuminę pakuotę, kuri buvo palikta iš misijos, „Watney“ pasodino bulves planetinėje „dirvožemyje“, ekstrahavo vandenį per chemines reakcijas ir apvaisino augančią bulvių kultūrą su užšaldyta džiovinta įgula.
Tai atrodo gana paprastas būdas auginti augalus Marse. Tačiau taip nėra.
„Realybė netgi nėra artima kinematiniam sprendimui“, - sakė „Rennh Fritsche“, vyriausiasis maisto projektų vadovas Kennedy kosmoso centre, NASA.
NASA planuoja 2030-aisiais siųsti astronautus į Marsą. „SpaceX“ vadovas Ilonas Muskas pasiūlė agresyvią planetos kolonizacijos kampaniją, pagrįstą tarpplanetine transporto sistema (SMT). Bet net jei SpaceX turi žmonių gabenimo į Marsą patirtį, vis dar nėra plano, kaip jie gali ten gyventi ir gaminti maistą žemės sąskaita. Atsižvelgiant į tai, kad laivų maistas iš Žemės į Marsą kainuos apie 1 mlrd. JAV dolerių per metus vienam asmeniui, tampa akivaizdu, kad mums skubiai reikia kito plano aprūpinti maistą būsimiems Marso tyrėjams.
„Ilon Musk pasauliui buvo sudėtingas iššūkis“, - sakė Floridos technologijos instituto fizikos ir kosmoso mokslų profesorius Danielis Batcheldor ir „Space Built Aldrin“ projekto direktorius. „Mes žinome, kad negalime pristatyti masės, reikalingos Marso paviršiui, siunčiamam iš Žemės. Mums reikia sukurti stabilią koloniją ant Raudonosios planetos, kuri nepriklausys nuo žemiškųjų išteklių. “
Nors galvojame apie pirmojo Marso kolonijos kūrimą ar paramą mažai grupei NASA astronautų, mokslininkai kuria naujas strategijas augalų auginimui už Žemės ribų.
Fritsche ir jo kolega iš NASA „Trent Smith“ su „Buzz Aldrin“ kosmoso instituto mokslininkais tyrinėjo, kokie yra tikri maisto produktų auginimo Marse metodai. Nors astronautų fizinių atliekų kaip trąšų naudojimas gali atlikti svarbų vaidmenį, mums reikės visko (nuo toksinų pašalinimo iš organizmų iki „dizainerių bakterijų“), kad sukurtume Marso versiją, kurią mes turime Žemėje.
„Marso regolite neturėtų būti organinių medžiagų. Norint perdirbti maistines medžiagas, reikės sunaikinti, kad sunaikintumėte tai, kas ten yra, ir padarykite ją prieinamą (tinkama forma) augalams, - sakė astronautikos kolegijos docentas Fordham Brooke Wheeler. „Tai bus viena iš galimų strategijų, kaip sukurti koloniją, kuri būtų atsparesnė atliekų apdorojimui, neatsižvelgiant į tai, ar jie priklauso žmonėms, augalams ar kitoms organinėms atliekoms.“ „Wheeler“ ir jo kolega Drew Palmer (Floridos technologijos instituto biologijos mokslų docentas) naudojasi Marso regolitu, tikėdamiesi ištirti savo išteklių panaudojimo procesą per žmogaus misiją Raudonojoje planetoje. Simuliatorius (vulkaninių uolienų milteliai iš Havajų salų) neturi jokių augalų auginimui reikalingų maistinių medžiagų, bet labiausiai panašus į Marso regolitą.
Salotos, išaugintos tik Marso simuliatoriuje (be maistinių medžiagų), laboratorijoje gamino tik nedidelius lapus (FIT / Buzz Aldrin kosmoso institutas).
Nors regolito simuliatorius yra geras startas, Wheeler ir Palmer supranta jų apribojimus. Vienas iš didžiausių ateities iššūkių yra tai, kaip Marso astronautai „pašalins“ toksiškas kosmines medžiagas, kurios yra žinomos planetoje. Kaip patvirtino NASA „Curiosity Martian Science Laboratory“, Marso regolitas buvo supakuotas su perchlorato druskomis, kurios yra naudojamos pramoniniuose procesuose Žemėje ir kurios, kaip žinoma, sukelia skydliaukės problemas. Perchloratų pašalinimas iš Marso regolito bus tinkamas žemės ūkiui.
„Kai pradėsime mikrobų įvedimą, norėtume naudoti inžinerinius mikrobus, kurie gali pašalinti toksiškus perchloratus, kurie bus labai daug dirvožemyje“, - sakė Palmer. „Dabar galite pradėti juos kurti, Žemėje“.
Tačiau tai ne paskutinis dalykas. Kadangi Marse yra dirvožemio mikrobų, kurie yra Žemės biosferos valdymo ciklų pagrindas, į Marso regolitą turėsime pristatyti bakterijas ir strateginius augalus, kad gautume kuo daugiau maistinių medžiagų. „Mes tikime, kad ilgalaikėje perspektyvoje mikroorganizmų ir organizmų, esančių kartu su augalais, perregistravimas (Žemėje) sukurs tvarius azoto ir fosforo ciklus (Marse)“, - sakė Palmer.
Trąšos yra šių ciklų žaliava, todėl planuojant Marso žemdirbystę turime apsvarstyti, kaip tai bus teikiama. Ar tai bus tiekimas iš Žemės? Ar tai bus gaminama vietoje, siekiant sumažinti išlaidas ir priklausomybę nuo mūsų planetos?
„Norėdami papildyti šią sistemą, reikia sukurti daugiau struktūrų“, - pridūrė Palmer.
Mokslininkai tiki, kad prieš žmogui nustatant pėdą ant Raudonosios planetos, robotų misija galėtų skristi prieš mėnesį ir paruošti Marso regolitą žemės ūkiui. Ūkio botai gali išskirti regolitą ir atlikti užduotis pašalinti perchloratą, įvedant būtiną biologiją, kad būtų sukurti ciklai, reikalingi augalų išlikimui. Idėja yra sukurti gyvybingus ūkius prieš atvykstant žmogui. Astronautai atvyksta į paruoštą vietą šviežiais maisto produktais, taip pat gyvybės palaikymo sistemomis (deguonies tiekimas ir toksinų reguliavimas).
Salotų lapai auginami Marso simuliatoriuje su papildomomis maistinėmis medžiagomis. Rezultatas - sveiki lapai (FIT / Buzz Aldrin kosmoso institutas).
Su gaminių gamyba Marse susijusios įvairios problemos. Tačiau vienas didžiausių fizinio augalų auginimo privalumų bus psichologinis. Eksperimentinio tarptautinio kosminės stoties „Veggie“ vadovas, kuris naudoja hidroponiką augalams aprūpinti vandeniu ir maistinėmis medžiagomis, Trent Smith suprato, kad astronautai orbitoje yra labai džiaugsmingi auginant augalus visiškai sterilioje aplinkoje. „Kadangi jie yra kosminėje stotyje, labai priešiškoje aplinkoje, su visais šiais laidais ir kabeliais ... Bet jie turi šiuos mažus augalus, kuriems jie rūpi ir kurie primena namus“, - sakė Smithas. „Kai eisime į Marsą, tai bus labai svarbus momentas.“
Veggie parodė salotų auginimo procesą, kurį NASA astronautas Scott Kelly atliko per vienerių metų misiją kosminėje stotyje su Rusijos astronautu Michailu Kornienko. Tačiau astronautai liko priklausomi nuo žemiškųjų išteklių. Nors hidroponika gali tekti prisidėti prie Marso tyrinėtojų mitybos papildymo, galiausiai turime priklausyti nuo Raudonosios planetos išteklių, kad sukurtume ir išlaikytume gyvenimo sąlygas.
„Iš pradžių galėtume atlikti hidroponinį ūkininkavimą. Hidroponika yra neįtikėtinai veiksminga “, - sakė Smithas. „Tačiau, jei ketinate ilgą laiką pasilikti, tuomet prasminga atsitikti regolitinėse ūkininkavimo sistemose. Jūs turėsite du skirtingus augalų auginimo būdus. “
Nepriklausomai nuo jūsų pasirinkto kelio, turėsite naudoti techninį potencialą, kad sužinotumėte, kaip persikelti į nepalankią aplinką.
„Tai tarsi jūs grįžtumėte į ankstyvą agrarinę visuomenę, kai tik bandėme išsiaiškinti, kaip įveikti žemę“, - sakė Batcheldor. „Tačiau vietoj derlingos dirvožemio mes auginame Marso dirvą“.
„Nuolatinio Marso kolonijos sukūrimas pagaliau įtvirtins mūsų buvimą planetoje“, - pridūrė jis.
