Как будет выглядеть зарождение космического сельского хозяйства?
Чтобы научиться выращивать продовольствие в космосе, нужно начать с бактерий и прочих микробов. Здесь не получится посадить растение в грунт и дождаться его плодов. Потому что за пределами земной атмосферы нет не только почвы, но и сложного сообщества организмов, делающего её питательной. Это означает, что исследователи, перед которыми поставлена задача накормить астронавтов во время долгосрочных полетов, должны думать абсолютно обо всех аспектах «космического сельского хозяйства».
Среднестатистический человек съедает чуть менее двух килограмм пищи в день. Выведение этого груза на орбиту стоит сегодня от десяти до двухсот тысяч долларов. Не нужно быть бухгалтером, чтобы понять, насколько дорогим удовольствием будет снабжение людей земным продовольствием во время, допустим, полета на Марс. Им, скорее всего, понадобится пищевая автономия, то есть способность самостоятельно производить еду. Чтобы добиться её, нужно будет решить множество сложнейших вопросов.
К счастью, уже предельно понятно, что хорошо продуманные технологии производства пищи будут работать не только за счет инвестирующихся в них калорий. Они могут стать составной частью биорегенеративных систем жизнеобеспечения, призванных удовлетворить основные потребности человека. Это относится, например, к выработке кислорода для дыхания и к превращению отходов жизнедеятельности в те или иные полезные материалы. В принципе, все это очень напоминает то, как работают земные экосистемы и пищевые цепочки.
Понять, какие организмы отправить в космос для обеспечения работы этих систем, гораздо сложнее, чем выбрать пару пакетов с семенами на полке магазина. Нужно знать, какие виды легко размножаются, сколько места они занимают, как быстро растут, успешно ли переносят невесомость. Наконец, немаловажно то, вкусны ли они и как долго ими могут питаться люди, не испытывая нежелательных эффектов.
Начнем с выбора растений. В научно-фантастических фильмах на борту космических кораблей можно увидеть целые леса, но человечеству ещё невероятно далеко до столь грандиозного размаха. Первые покорители Солнечной системы, представляющие царство флоры, будут миниатюрными. Исследователи всерьез рассматривают кандидатуру ряски – крошечного водного растения, обладающего несколькими преимуществами. Оно размножается почкованием, то есть быстро и легко, занимает очень мало места и является отличным источником белка.
Можно рассмотреть и водоросли, которые обладают многими из привлекательных качеств ряски. В 2019 году немецкие исследователи на борту МКС экспериментировали с одноклеточным видом, относящимся к роду хлорелл. Опыты показали, что эти морские растения могут быть альтернативой своим сухопутным сородичам или важным дополнением к ним. Недостатками обоих названных претендентов является то, что их нужно основательно перерабатывать. Это совсем не то, что человек мог бы счесть нормальной пищей. Они не могут заменить макароны с сыром, пюре или суп.
Производство традиционных сельскохозяйственных культур, тем временем, также связано с проблемами практического плана. Места на космических кораблях мало, и выращивать там пышные кусты с помидорами никто не станет. Хотя бы потому, что стебли и листья этих растений совершенно несъедобны. Ученые, работающие под эгидой НАСА, пытаются найти возможные решения. Так, в частности, с помощью генных модификаций они создали сорт томатов с крупными плодами и небольшим количеством листьев.
Однако для того, чтобы воспроизвести природные экосистемы, в них нужно включить не только растения. Возможно, когда-нибудь у человечества появятся огромные звездолеты или планетные колонии, где будут обитать привычные землянам сельскохозяйственные животные, но сейчас, как говорится, не до жиру. Начинать, как и в предыдущем случае, придется с чего-то гораздо более мелкого. Например, с аквакультур. Это надежный способ обеспечения астронавтов пищей, богатой белками и жирами, к тому же весьма экономный с точки зрения использования доступного пространства. Они перерабатывают ресурсы снова и снова. Основой этих систем могут быть водные беспозвоночные. Например, моллюски или креветки, которые быстро растут, занимают мало места и способны питаться упомянутыми выше растениями. А отходы их жизнедеятельности можно использовать для подкормки водорослей.
Французские исследователи, пытающиеся создать автономную пищевую систему в рамках программы «Лунная деревня» Европейского космического агентства, изучили возможность использования лаврака обыкновенного (сибас) и серебристого горбыля. Был сделан интереснейший вывод: мясо этих рыб способно дать питательные вещества, необходимые для нормальной работы человеческого мозга, а отходы их жизнедеятельности можно использовать как подпитку для водорослей.
Ученые изучают также возможность использования насекомых, которые являются отличным источником жиров и белков. Но их мы оставим в стороне, и напоследок упомянем микробиомы – сообщества бактерий, грибков, одноклеточных эукариот и целого ряда других микробов, способных расщеплять элементы пищи, которые в противном случае не перевариваются. Они могут значительно повысить эффективность производства продуктов питания в космосе. Микробиомы содержатся не только в почве и воде, но и в кишечнике человека. Разнообразие последних влияет на то, какие питательные вещества мы извлекаем из пищи. Изучение этих сообществ позволит выбрать наиболее полезные в интересующем нас отношении виды микробов. Если говорить конкретнее, то идея здесь в том, что астронавты в какой-то момент начнут принимать персонализированные пребиотики, внедряющие в их желудки оптимальный микробиом. Возможно, это позволит людям уменьшить количество потребляющейся пищи.
Спасибо за внимание! Если вам понравилась статья, то можете поддержать нас "плюсиком" или подписаться на наш канал. Также хотелось бы упомянуть, что у нас есть свой Телеграм канал. Там мы постоянно публикуем интересные посты о космосе и астрономии.