Бъдещето на науката: отглеждане на земеделски култури върху астероид

Асистентът по космически изследвания към университета в Северна Дакота Шери Фийбер-Байер е сред първите учени, насочили поглед към възможностите за развитие на земеделие върху астероиди, отдалечени на милиони километри от нашата планета.

Тя изследва Слънчевата система и несъмнено е права, когато казва, че „ако целта на човека е да си осигури дългосрочно присъствие в космоса, то той неизменно трябва първо да си осигури храна.“

В открития Космос се носят голям брой звездни тела, състоящи се от скали и метал. Някои от тях са покрити с повърхностен почвен слой, известен като реголит, който е до голяма степен органичен. Астероидите с такова покритие попадат в категория тип С.

Отглеждане на зеленчуци в почва копие на астероидния повърхностен слой реголит

В катедрата по биология към университета в Северна Дакота е създадена оранжерия, в която се отглеждат няколко на пръв поглед нормални саксии с познати на всички ни зеленчуци. Те обаче са много повече от това, защото служат за провеждането на експерименти, които изглеждат твърде невероятни, но са крачка напред в изследването на космоса.

Фийбер-Байер и Стивън Ръсел отглеждат маруля, репички и пипер в почва с торфен мъх и изкуствено създаден реголит, който е точно минерално копие на пробите, взети от астероидите тип С с органично покритие.

Спирки за набавяне на храна в открития Космос

Попитана какво би било практическото приложение на отглеждането на земеделски култури върху астероид, самата Байер признава:

„Да, идеята звучи налудничаво, но крайната ни цел е да създадем питстопове като тези във Формула 1, само че в нашия случай – в открития космос. На тези места космонавтите ще могат да спират, за да си заредят храна. До този момент не зная да има други екипи, които са се заели със същото начинание, но вярвам, че тепърва тази област ще претърпи сериозно развитие, тъй като НАСА разработват сходни проекти.”

Културите растат под прав ъгъл спрямо земята и при непрекъснато въртене

Макар че експерименталните саксии изглеждат съвсем обикновени, те се отличават в някои отношения от всички останали растения, отглеждани в оранжерията на университета. Те са поставени под ъгъл от 90° спрямо пода и бавно се въртят, така че да се симулират условията на растеж при микрогравитация (наричана още безтегловност, макар този термин да не е точен).

При подобна ориентация на растенията, те правят пълно въртене на 360° за едно денонощие и така растат перпендикулярно на земята и все пак остават здраво закрепени в саксията.

Стивън Ръсел се грижи и следи състоянието на зеленчуците. Ученият завършва биология в университета в Северна Дакота, след което започва стаж при експертите от космическия център „Kennedy“ на НАСА. Работата му се състои в проследяването на микроорганизми, поставени в симулирана микрогравитационна среда. Младият специалист също така провежда разговори с други свои колеги, за да изберат най-подходящите за научния експеримент видове култури.

Защо точно маруля, репички и пипер?

Ръсел разкрива, че изборът на маруля, репички и пипер не е случаен и се базира на начина, по който те растат в самата почва и по който се късат преди консумация. Освен това тези три зеленчука са отглеждани по-рано в Космоса, а пиперът е използван и в други експерименти.

Шери Фийбер-Байер използва за почва минерален микс, приготвен от лабораторията „Exolith“, която е филиал на Центъра за изследване повърхността на Луната и астероидите в Университета на Централна Флорида.

Същност на реголита

Екипът експериментира с различни съотношения на астероиден почвен материал (реголит) и почва от Земята (торфен мъх). Еквивалентът на реголит е твърде рехав и фин като структура и не може да бъде използван самостоятелно, тъй като водата преминава през него без да се задържа.

Байер споделя с усмивка преживяванията си при първия досег с копието на почва от астероид: „Сложих и двете си ръце в нея. Сякаш потънаха. Това беше най-черната почва, която някога съм виждала. В момента, в който си поставих ръцете вътре, се образува облак от прах във въздуха.“

В продължение на няколко седмици учените променят съотношението между двата вида почва, като започват от 100% торфен мъх и достигат до 100% астероиден материал. Промяната се извършва поетапно и винаги с 25%. Накрая те установяват, че в почва със съдържание на реголит до 25% растенията се развиват много добре.

Ръсел все пак уточнява, че ако методът бъде използван по време на мисия, ще трябва да се нанесат някои сериозни модификации.

Друга независима лаборатория предстои да извърши анализ на състава на почвата, за да се определят концентрациите на хранителните вещества в нея и как биха могли да бъдат прехвърлени от почвата в самото растение.

Ограничения на научния експеримент

За съжаление, към момента смелият проект се сблъсква с няколко ограничения. Едно от тях е, че Университетът в Северна Дакота разполага само с два симулатора на микрогравитационна среда, което не позволява да се постигнат статистически значими резултати. Според Фийбер-Байер ако бъдат осигурени още две копия на астероидния материал, е възможно мащабът на проекта да се разшири.

Ръсел ще представи първоначалните резултати от проекта по време на научната конференция за изследвания на Луната и Слънчевата система, която ще се проведе през март. Той вярва, че в това научно направление има голямо бъдеще, още повече, че и други екипи работят върху подобни разработки на копия на реголит.

Самоподдържащи се ферми в открития Космос?

Ученият се надява да видоизменят реголита така, че растенията да могат да се развиват и растат самостоятелно. В търсене на хидропонично решение (за отглеждане на зеленчуците без почва), екипът възнамерява да анализира и извлече всяко хранително вещество от астероидната почва еквивалент.

Всяка от тези стъпки е насочена към усъвършенстването на метода до такава степен, че да не се налага човешка намеса. Идеята за напълно независимо и самостоятелно функциониращо земеделие върху повърхността на астероид тип С води учените от университета в Северна Дакота напред.

Шери Фийбер-Байер разказва: „Когато хората създадат биодом, или терариум, на повърхността на голям астероид, щафетата ще бъде поета от специално създадени роботи, които да се грижат за растенията.

Вече има компании, чието внимание е насочено именно към разработването на роботи, които да живеят в Космоса и да могат да се саморепликират, тоест да създават свои точни копия. В най-добрия случай ние, хората, ще поставим началото, но машините ще продължат процеса. Астероидите, които изберем за нашите експерименти, ще се превърнат в самоподдържащи се ферми.“

Размерът на астероидите варира в много широк диапазон – от близо 530 км в диаметър, както е при астероида Веста, до тела с по-малко от 10 м диаметър, твърдят учени от НАСА.

Разбира се, на този етап отглеждането на земеделски култури върху астероиди звучи невероятно. Байер обаче смята, че е много важно научните изследвания да не се ограничават само до нашата планета, ако искаме да разберем повече за заобикалящия ни свят.

Тя завършва: „Твърде рано е да видим плодът на нашите усилия. Идеите ни са новаторски и работим върху тяхното реализиране. Ако успеем, успеем. Ако ли не, продължаваме нататък.“