Мой эксперимент в космосе. Развитие растения в условиях невесомости. Выращивание растений в космосе
Сельское хозяйство в космосе / Хабр
Как на семена влияет микрогравитация? Какие овощи будут безвредны, если их вырастить в богатой тяжёлыми металлами почве Марса? Как обустроить плантацию на борту космического корабля? Учёные и космонавты уже более пятидесяти лет ищут ответы на эти вопросы.
На иллюстрации — российский космонавт Максим Сураев обнимает растения в установке «Лада» на борту Международной космической станции, 2014 год. Константин Циолковский в «Целях звездоплавания» писал: «Вообразим себе длинную коническую поверхность или воронку, основание или широкое отверстие которой прикрыто прозрачной шаровой поверхностью. Она прямо обращена к Солнцу, а воронка вращается вокруг своей длинной оси (высоты). На непрозрачных внутренних стенках конуса — слой влажной почвы с насаженными в ней растениями». Так он предлагал искусственно создавать гравитацию для растений. Растения должны быть подобраны плодовитые, мелкие, без толстых стволов и не работающих на солнце частей. Так колонизаторов можно частично обеспечить биологически активными веществами и микроэлементами и регенерировать кислород и воду.
В 1962 году главный конструктор ОКБ-1 Сергей Королёв ставил задачу: «Надо бы начать разработку «Оранжереи (ОР) по Циолковскому», с наращиваемыми постепенно звеньями или блоками, и надо начинать работать над «космическими урожаями».
Рукопись К.Э. Циолковского «Альбом космических путешествий», 1933 год. Источник
СССР вывел на орбиту первый искусственный спутник Земли 4 октября 1957 года, спустя двадцать два года после смерти Циолковского. Уже в ноябре того же года в космос отправили дворняжку Лайку, первую из собак, которые должны были открыть путь в космос людям. Лайка погибла от перегрева всего за пять часов, хотя полёт рассчитали на неделю — на это время хватило бы кислорода и еды.
Полёт Белки и Стрелки в августе 1960 года был более успешен и для собак, и для сопровождающих их животных — сорока мышей и двух крыс. Вместе с этим «Ноевым ковчегом» советские учёные отправили в космос семена кукурузы, пшеницы, гороха и лука. На Землю вся команда спустилась в контейнере, разработанном для будущих полётов человека. Но этого было мало — заниматься сельским хозяйством в космосе должен был начать человек.
Собака Лайка, первая собака на орбите Земли
В книге «Космос — землянам» лётчик-космонавт, член экспедиции «Союз-3» Георгий Береговой писал о том, что человеку свойственно ощущать причастность к земной природе, где бы он ни был: «Но когда оказываешься за пределами родной планеты, это воспринимается особенно остро. Обратите внимание, с каким волнением и теплотой рассказывают космонавты о том, как выглядит Земля с высоты орбиты. Ну а если вместе с ними путешествует в безжизненной пустоте космоса кусочек живого мира, то забота о «земляках» становится прямо-таки нежной. Даже когда эти «земляки» — зеленые стебли обыкновенного гороха. Именно его, кстати, выращивали на «Салюте-4» А. Губарев и Г. Гречко, а затем вновь посадили участники следующей экспедиций — П. Климук и В. Севастьянов».
На орбитальной станции «Салют-4», запущенной в 1974 году, была установка «Оазис» для культивирования растений в невесомости. Георгий Гречко писал в книге «Космонавт №34», что работа с системой была одним из самых интересных экспериментов в его полёте. Установка была гидропоническая, земли не было, горошины должны были прорастать в пропитанной марле. Вскоре после начала работы с «Оазисом» космонавт заметил, что в одну кювету вода не поступает, а в другую поступает слишком обильно, заставляя горошины подгнивать. Из установки срывались огромные капли воды, за которыми Гречко гонялся по станции с салфетками. Он отрезал шланг и стал поливать горошины вручную, пока несколько часов возился с аппаратом.
Космонавт признаётся, что из-за ненависти к биологии в школе чуть не загубил эксперимент. Он посчитал, что ростки путаются в ткани, растут неправильно, и освободил их от марли, но это не помогало. Оказалось, что он перепутал корешки со стеблями.
Эксперимент завершился успешно. Впервые в космосе растения прошли цикл от семени до взрослого стебля гороха. Но из 36 зерен взошли и выросли только три.
«Оазис-1» в Мемориальном музее космонавтики. Источник
Учёные предположили, что проблема возникла из-за генетически заложенной ориентации — проросток должен тянуться к свету, а корень — в противоположную сторону. Они усовершенствовали «Оазис», и следующая экспедиция взяла на орбиту новые семена.
Лук вырос. Виталий Севастьянов сообщил на Землю, что стрелки достигли десяти-пятнадцати сантиметров. «Какие стрелки, какого лука? Понимаем, это шутка, мы же вам давали горох, а не луковицы», — говорили с Земли. Бортинженер ответил, что из дома космонавты прихватили две луковицы, чтобы посадить их сверх плана, и успокоил учёных — горошины почти все взошли.
Но растения отказывались цвести. На этой стадии они погибали. Такая же судьба ждала тюльпаны, которые в установке «Лютик» на Северном полюсе распустились, а в космосе — нет.
Зато лук можно было есть, что успешно делали в 1978 году космонавты В. Коваленок и А. Иванченков: «Вот хорошо поработали. Может быть, теперь нам в награду и луковицу разрешат съесть».
Техника — молодёжи, 1983-04, страница 6. Горох в установке «Оазис»
Космонавты В. Рюмин и Л. Попов в апреле 1980 года получили установку «Малахит» с цветущими орхидеями. Орхидеи крепятся в коре деревьев и в дуплах, и учёные посчитали, что они могут быть менее подвержены геотропизму — способности органов растений располагаться и расти в определённом направлении относительно центра земного шара. Цветки через несколько дней опали, но при этом у орхидей образовались новые листья и воздушные корни. Ещё чуть позже советско-вьетнамский экипаж из В. Горбатко и Фам Туай привёзли с собой подрощенный арабидопсис.
Растения не хотели цвести. Семена всходили, но, например, орхидея не зацвела в космосе. Учёным нужно было помочь растениям справиться с невесомостью. Это делали в том числе с помощью электростимуляции корневой зоны: учёные считали, что электромагнитное поле Земли может влиять на рост. Ещё один способ предполагал описанный Циолковским план по созданию искусственной гравитации — растения выращивались в центрифуге. Центрифуга помогла — ростки ориентировались вдоль вектора центробежной силы. Наконец космонавты добились своего. В «Светоблоке» зацвёл Арабидопсис.
Слева на изображении ниже — оранжерея «Фитон» на борту «Салют-7». Впервые в этой орбитальной оранжерее Резуховидка Таля (Арабидопсис) прошла полный цикл развития и дала семена. Посредине — «Светоблок», в которой на борту «Салют-6» Арабидопсис впервые зацвёл. Справа — бортовая оранжерея «Оазис-1А» на станции «Салют-7»: она была оснащена системой дозированного полуавтоматического полива, аэрации и электростимулирования корней и могла перемещать вегетационные сосуды с растениями относительно источника света.
«Фитон», «Светоблок» и «Оазис-1А»
Установка «Трапеция» для исследования роста и развития растений. Источник
Наборы с семенами
Бортовой журнал станции «Салют-7», зарисовки Светланы Савицкой
На станции «Мир» была установлена первая в мире автоматическая оранжерея «Свет». Российские космонавты в 1990-2000-х годах провели в этой оранжерее шесть экспериментов. Они растили салаты, редис и пшеницу. В 1996-1997 годах Институт медико-биологических проблем РАН планировал вырастить семена растений, полученные в космосе — то есть поработать с двумя поколениями растений. Для эксперимента выбрали гибрид дикой капусты высотой около двадцати сантиметров. У растения был один минус — космонавтам нужно было заниматься опылением.
Результат был интересный — семена второго поколения в космосе получили, и они даже взошли. Но растения выросли до шести сантиметров вместо двадцати пяти. Маргарита Левинских, научный сотрудник Института медико-биологических проблем РАН, рассказывает, что ювелирную работу по опылению растений выполнял американский астронавт Майкл Фоссум.
Видео Роскосмоса о выращивании растений в космосе. На 4:38 — растения на станции «Мир»
В апреле 2014 года грузовой корабль Dragon SpaceX доставил на Международную космическую станцию установку для выращивания зелени Veggie, а в марте астронавты начали тестировать орбитальную плантацию. Установка контролирует свет и поступление питательных веществ. В августе 2015 в меню астронавтов включили свежую зелень, выращенную в условиях микрогравитации.
Выращенный на Международной космической станции салат
Так плантация на космической станции может выглядеть в будущем
В российском сегменте Международной космической станции действует оранжерея «Лада» для эксперимента «Растения-2». В конце 2016 или начале 2017 года на борту появится версия «Лада-2». Над этими проектами работает Институт медико-биологических проблем РАН.
Космическая растениеводство не ограничивается экспериментами в невесомости. Человеку для колонизации других планет придётся развивать сельское хозяйство на грунте, который отличается от земного, и в атмосфере, имеющей иной состав. В 2014 году биолог Майкл Маутнер вырастил спаржу с картофелем на метеоритном грунте. Чтоб получить пригодную для выращивания почву, метеорит был размолот в порошок. Опытным путём он сумел доказать, что на грунте внеземного происхождения могут произрасти бактерии, микроскопические грибы и растения. Материал большинства астероидов содержит фосфаты, нитраты и иногда воду.
Спаржа, выросшая на метеоритном грунте
В случае с Марсом, где много песка и пыли, измельчение породы не понадобится. Но возникнет другая проблема — состав почвы. В грунте Марса есть тяжёлые металлы, повышенное количество которых в растениях опасно для человека. Учёные из Голландии имитировали марсианскую почву и с 2013 года вырастили на ней десять урожаев нескольких видов растений.
В результате эксперимента учёные выяснили, что содержание тяжёлых металлов в выращенных на имитированном марсианском грунте горохе, редисе, ржи и помидорах не опасно для человека. Картофель и другие культуры учёные продолжают исследовать.
Исследователь Вагер Вамелинк инспектирует растения, выращиваемые на имитированной марсианской почве. Фото: Joep Frissel/AFP/Getty Images
Содержание металлов в урожае, собранном на Земле и на симуляциях почвы Луны и Марса
Одной из важных задач является создание замкнутого цикла жизнеобеспечения. Растения получают углекислый газ и отходы жизнедеятельности экипажа, взамен отдают кислород и производят еду. Учёные проверяли возможность использования в пищу одноклеточной водоросли хлореллы, содержащей 45% белка и по 20% жиров и углеводов. Но эта в теории питательная еда не усваивается человеком из-за плотной клеточной стенки. Существуют способы решения данной проблемы. Можно расщеплять клеточные стенки технологическими методами, используя термообработку, мелки помол или другие способы. Можно брать с собой разработанные специально для хлореллы ферменты, которые космонавты будут принимать с едой. Учёные могут и вывести ГМО-хлореллу, стенку которой человеческие ферменты смогут расщепить. Хлореллой для питания в космосе сейчас не занимаются, но используют в замкнутых экосистемах для производства кислорода.
Эксперимент с хлореллой проводили на борту орбитальной станции «Салют-6». В 1970-е годы ещё считали, что пребывание в микрогравитации не оказывает отрицательного влияния на человеческий организм — слишком было мало информации. Изучить влияние на живые организмы пытались и с помощью хлореллы, жизненный цикл которой длится всего четыре часа. Её удобно было сравнивать с хлореллой, выращенной на Земле.
Источник
Прибор ИФС-2 предназначался для выращивания грибов, культур тканей и микроорганизмов, водных животных. Источник
С 70-х годов в СССР проводили эксперименты по замкнутым системам. В 1972 году началась работа «БИОС-3» — эта система действует и сейчас. Комплекс оснащён камерами для выращивания растений в регулируемых искусственных условиях — фитотронами. В них выращивали пшеницу, сою, салат чуфу, морковь, редис, свёклу, картофель, огурцы, щавель, капусту, укроп и лук. Учёные смогли достичь почти на 100% замкнутый цикл по воде и воздуху и до 50-80% — по питанию. Главные цели Международного центра замкнутых экологических систем — изучить принципы функционирования таких систем различной степени сложности и разработать научные основы их создания.
Одним из громких экспериментов, симулирующих перелёт к Марсу и возвращение на Землю, был «Марс-500». В течение 519 дней шесть добровольцев находились в замкнутом комплексе. Эксперимент организовали Рокосмос и Российская академия наук, а партнёром стало Европейское космическое агентство. На “борту корабля” были две оранжереи — в одной рос салат, в другой — горох. В данном случае целью было не вырастить растения в приближенных к космическим условиям, а выяснить, насколько растения важны для экипажа. Поэтому дверцы оранжереи заклеили непрозрачной плёнкой и установили датчик, фиксирующий каждое открывание. На фото слева член экипажа «Марс-500» Марина Тугушева работает с оранжереями в рамках эксперимента.
Ещё один эксперимент на «борту» «Марс-500» — GreenHouse. В видео ниже член экспедиции Алексей Ситнев рассказывает об эксперименте и показывает оранжерею с различными растениями.
У человека будет много шансов умереть на Марсе. Он рискует разбиться при посадке, замёрзнуть на поверхности или же просто не долететь. И, конечно, умереть от голода. Растениеводство необходимо для образования колонии, и учёные и космонавты работают в этом направлении, показывая удачные примеры выращивания некоторых видов не только в условиях микрогравитации, но и в имитированном грунте Марса и Луны. У космических колонистов определенно будет возможность повторить успех Марка Уотни.
habr.com
Фитолампы используются для выращивания растений в космосе
10 августа 2015 года члены экипажа МКС в прямом эфире впервые попробовали красный салат сорта Ромэн, который вырастили на Международной космической станции.
Читайте все о фитолампах на сайте union-ps.com.
Но как они смогли вырастить растения в невесомости?
Эксперимент по выращиванию растений на орбите не удался бы без системы Veggie, которую разработали в Orbital Technologies совместно с Kennedy Space Center. Ее доставили на МКС в апреле 2014 года с семенами салата, возраст которых был уже 15 месяцев.
Система Veggie создает условия для выращивания культурных растений:
- контролирует влажность;
- контролирует уровень углекислого газа;
- стабилизирует температуру;
- обеспечивает освещение красными, синими и зелеными светодиодными лампами.
Освещение на космическом огороде похоже на фитолампы, которые используют на Земле для выращивания цветов и культурных растений дома. Под белым и желтым светом обычных ламп ничего не вырастет. Поэтому для роста растений используют красные и синие лампы. Но зачем тогда нужны зеленые лампы? Да, они не влияют на рост, но без них растения не будут зелеными.
За 33 дня на МКС вырастили салат, который по вкусу и пищевой ценности не отличается от салата с Земли. Для этого потребовался такой же объем воды. На этом история не закончилась, и 16 января 2016 года на МКС распустился бутон цинии. Она тоже выросла в системе Veggie.
В будущем на МКС планируют выращивать томаты, капусту, перец, редис, картофель, зеленый лук и зелень. То есть культуры, плоды которых находятся не только над, но и под землей. Для выращивания корнеплодов разрабатывают аппарат, который отличается от Veggie.
Эксперимент с Veggie показал, что выращивание растений в космосе — реальное занятие, но нерациональное. Так что пока рано говорить о создании полноценной космической фермы. Для производства достаточного количества еды для экипажа нужно значительно увеличить посевную площадь, но на МКС нет столько места. Приходится задумываться о вертикальном высаживании растений. Но это еще: для выращивания растений в космосе нужно столько же воды, сколько и на Земле. А вода в космосе — слишком ценный и незаменимый ресурс.
Сейчас космонавтам доставляют еду с Земли, и пока это намного дешевле, чем выращивать ее на орбите. Даже если представить, что на МКС достаточно места для фермы, потребуется слишком много ресурсов — это невыгодно. Скорее всего, еда, выращенная на орбите, не заменит еду с Земли на 100%, но в будущем она станет хорошей добавкой к рациону. А пока она составляет менее 1% рациона экипажа. Мы думаем, цифра будет расти, ведь эксперименты с выращиванием растений в космосе продолжаются.
Источник union-ps.com.
Оцените статью: Поделитесь с друзьями!
elektro-sadovnik.ru
Новинка в выращивании «космических» растений
Если вы смотрели «Марсианин», то уже знакомы с концепцией «растения в космосе». Главный герой в исполнении Мэтта Деймона успешно собрал урожай картофеля на Марсе, чтобы прокормить себя.
Всего лишь фантастика? Вовсе нет.
В Исследовательском центре по контролю за экологическими системами уже сейчас изучают создание установок с контролируемой средой, а также возможность выращивать растения в пространстве.
Исследование включает:
- биофильтрацию внутреннего воздуха.
- способы дезинфекции, не оставляющие токсичных остатков.
- идеальный выбор кандидатов в качестве источника питания для долгосрочных миссий по космическому освоению.
- сокращение давления для разработки маломассивных «надувных» теплиц для Луны и Марса.
- экологический контроль света, СО2, температуры, влажности, питательных веществ и воды.
Среди последних технологий для достижения выращивания сельскохозяйственных культур рассматриваются светодиоды, как источник энергии фотосинтеза. Их эффективность и интенсивность позволяют рассматривать светодиоды как дополнительный или даже единственный источник освещения для растений.
Светодиоды наделены уникальным узковолновым диапазоном света, представляющим небольшой участок солнечного спектра. Есть множество примеров светодиодов, которые практически заполняют спектр видимого света и за его пределами, включая УФ-полосы и ИК-лучи.
Пока ученые обладают небольшими знаниями о том, как растения реагируют на различные длины волн и некоторые сочетания длин волн света.
Лучше Солнца
Светодиоды позволяют спроектировать спектр и оценить реакцию растения на некоторые необычные цветовые комбинации.
[caption align="aligncenter"]Салат, выращенный в трех различных спектрах света. Здесь видны различия в накопленной биомассе и пигментах в листьях. Эти растения отличаются друг от друга, что указывает на побочные реакции метаболитов на цвет света[/caption]Среди различных переменных окружающей среды наиболее мощным для растительности выступает освещение. Новые атрибуты в светодиодах позволят даже превзойти солнечное воздействие. Есть вариант модификации содержания метаболических соединений, влияющих на цвет, вкус и лечебные свойства растений.
Главное направление – недорогое производство воспроизводимых высококачественных лекарственных соединений. Причем ассортимент товаров в секторе постоянно растет. Среди них числятся раковые лекарственные средства, вакцины для вирусных патогенов, антитела и каннабис.
Но не будем забывать, что технологии все еще сталкиваются с ошибками. К примеру, раннее использование светодиодов для каннабиса не сработало.
Изменения в рецептах
Исследователи стараются учитывать опыт прошлых ошибок и улучшают свои технологии. Так ученые сотрудничают с фито-фармацевтическим сектором, отделением медицинского каннабиса, светодиодами и сектором контролируемой среды, чтобы уточнить рецепты контроля для выращивания растений с лечебными целями.
Также ведутся работы по созданию лучших методов обслуживания этих отраслей промышленности. Недавно Дональд Трамп выразил поддержку касательно идеи освоения Луны и Марса, поэтому вскоре можно ожидать продвижения исследований по выращиванию растений в космосе.
БОЛЬШЕ удивительных статей
v-kosmose.com
Устройство для выращивания высших культурных растений в космосе и способ доставки его на орбиту космического аппарата
Устройство содержит два идентичных блока с корпусами в виде прямоугольных параллелепипедов для двух растений луковичного типа в каждом блоке. Для каждого растения имеется гнездо с прибором фиксации положения луковицы в виде двух пружин с кольцом, по одному конусообразному воздухозаборнику с отверстиями по его образующей, которые сообщаются с внутренней полостью гнезда. В боковой стороне каждого блока расположены два поливочных штуцера со шлангом. В крышке одного из блоков смонтирован ориентирный прижимной штырь и ответное отверстие в крышке другого блока. В заявленном способе осуществляют засыпку субстрата в каждый блок, изолируют отверстия гнезд, формируют из двух блоков устройство для доставки на орбиту. Первый блок переворачивают вниз с ориентацией его прижимных колец в конусообразные воздухозаборники второго блока с последующей вставкой ориентирного прижимного штыря второго блока в ответное отверстие в крышке первого блока. Затем скрепляют боковые поверхности корпусов первого и второго блоков разъемными соединениями при доставке на борт космической станции. Изобретения позволяют осуществить доставку и сохранить исходный растительный материал в удобном для транспортировки виде, уменьшить габариты и вес изделия, а также повысить надежность устройства при его длительной эксплуатации. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.
Предлагаемое изобретение относится к устройствам для выращивания высших культурных растений в космических условиях с научной и прикладной целью.
Известны конструкции применявшихся ранее устройств для выращивания растений без почвы в экстремальных условиях, а также выращивания клеток и микроорганизмов в условиях космического полета при малых значениях гравитации и нагрузок (а.с. №93018747, №2178637, №2005778).
В качестве наиболее близкого аналога выбрана конструкция устройства по а.с. №2092019, содержащего выполненную из прозрачного материала емкость для почвы (или субстрата), подвешиваемую на гибких тягах посредством разъемных элементов, приспособление для полива растений и отражатель светового потока.
Главным недостатком существующих конструкций устройств для выращивания растений в экстремальных условиях является сложность их изготовления и использование в конструкции устройств элементов из дорогостоящих и энергоемких материалов. Так, например, в конструкции устройства по а.с. №2092019 используются гофрированные материалы, изготовление которых потребует дополнительных энергозатрат. Следует отметить также ограничения по применимости известных устройств для выращивания высших культурных растений, связанные с использованием устройств преимущественно в условиях гравитационного поля Земли. При выращивании высших культурных растений, в частности лука, в условиях космического полета на борту космической станции особенно важным фактором при выборе конструкции устройства становится его вес, поскольку доставка на борт каждого килограмма груза является чрезвычайно дорогостоящей.
Прототип для заявляемого способа не найден.
Задачей изобретения являлось осуществление доставки исходного растительного материала в удобном для транспортировки виде, чтобы, тем самым, обеспечить сохранность исходного материала, а также уменьшение габаритов и веса изделия.
Предлагаемое устройство для доставки и выращивания луковичных растений в космосе состоит из, по крайней мере, двух идентичных блоков в виде прямоугольных параллелепипедов для двух растений луковичного типа в каждом блоке, имеющих для каждого растения по одному гнезду с устройствами фиксации положения луковицы, например, в виде двух пружин с кольцом из нержавеющей стали, при этом одни концы пружин закреплены винтами на корпусе устройства, а другие концы закреплены на прижимном кольце; по одному конусообразному воздухозаборнику с отверстиями по его образующей, сообщающимися с внутренней полостью гнезда, и по два поливочных штуцера со шлангом в боковой стороне блока; кроме того, в крышке одного из блоков смонтирован ориентирный прижимной штырь и ответное отверстие в крышке другого блока.
Способ доставки устройства для выращивания луковичных растений на орбиту космического аппарата заключается в следующем:
осуществляют засыпку субстрата в каждый блок, изолируют отверстия гнезд во избежание попадания песчинок субстрата в гермоотсек модуля; формируют из двух блоков устройство для доставки на орбиту, при этом первый блок переворачивают вниз с ориентацией прижимных колец устройств фиксации положения луковицы в конусообразные воздухозаборники второго блока с последующей вставкой ориентирного прижимного штыря второго блока в ответное отверстие в крышке первого блока;
скрепляют боковые поверхности корпусов первого и второго блоков разъемными соединениями для надежного крепления блоков друг с другом при доставке на борт космической станции.
На фиг.1 показан вид блока сверху; на фиг.2 показано сечение блока предлагаемого устройства; на фиг.3 показан вид устройства из двух блоков для доставки на орбиту,
где: 1 - корпус;
2 - винт;
3 - поливочные штуцера;
4 - шланг;
5 - поджимающая гайка;
6 - шайба;
7 - фторопластовая прокладка;
8 - крепежные винты;
9 - ворсовая молния;
10 - конусообразный воздухозаборник;
11 - крышка;
12 - ориентирный прижимной штырь;
13 - прижимное кольцо;
14 - луковица;
15 - пружины;
16 - гнездо;
17 - тканевый чехол;
18 - субстрат;
19 - отверстия воздухозаборника.
Каждый блок имеет корпус 1, в котором выполнено, по крайней мере, одно гнездо 16 для растения, например, луковичного типа и, по крайней мере, один воздухозаборник 10, например конусообразный. В боковой стороне корпуса 1 выполнен, по крайней мере, один поливочный штуцер 3, который снаружи по диаметру изолирован фторопластовой прокладкой 7, шайбой 6 и поджимающей гайкой 5, со шлангом 4, например тефлоновым.
Вокруг гнезда 16 смонтировано устройство фиксации положения луковицы, например, в виде двух пружин 15 и прижимного кольца 13 из нержавеющей стали, одни концы которых закреплены элементами крепления, например винтами 2, на корпусе 1, а другие концы пружин закреплены на прижимном кольце 13.
Под гнездо 16 помещен тканевый чехол 17. В воздухозаборнике 10 по его образующей выполнены отверстия 19, сообщающиеся с внутренней полостью гнезда 16.
Перед тем как залить воду в субстрат 18 корпуса 1, с поливочного штуцера 3 стягивают тефлоновый шланг 4 и через него нагнетают воду в субстрат 18. После достаточного полива субстрата 18 водой тефлоновый шланг 4 снова надевают на поливочный штуцер 3. Полив осуществляют поочередно через правый и левый штуцера 3.
В режиме подготовки устройства к доставке на орбиту космической станции для заправки блоков субстратом 18 необходимо демонтировать крепежные винты 8 блока, поднять крышку 11 и засыпать субстрат 18 во внутреннюю часть корпуса 1 до неполного наполнения. Затем изолировать отверстия гнезд 16 во избежание попадания песчинок сыпучего субстрата 18 в гермоотсек модуля космической станции, например, тканевым чехлом 17.
Затем крышка 11 устанавливается на тканевый чехол 17 и прижимается к выступающим частям корпуса крепежными винтами 8.
После осуществления заправки первого блока его переворачивают вниз, ориентируя при этом прижимное кольцо 13 устройства фиксации положения луковицы для каждой луковицы первого блока в конусообразный воздухозаборник 10 второго блока, и затем надевают ориентирный прижимной штырь 12 на крышке 11 второго блока на ответное отверстие в крышке 11 первого блока.
В заключительной стадии сборки устройства для надежного крепления блоков друг с другом при доставке на борт космической станции боковые поверхности корпусов блоков скрепляются разъемными соединениями, например полосами ворсовой молнии 9.
На одном установленном субстрате 18 можно провести до шести посадок культурных растений. После этого субстрат 18 подлежит очистке методом проливки дистиллированной водой и затем либо используется вновь, либо заменяется на другой субстрат.
Предлагаемое устройство для выращивания высших культурных растений в космосе конструктивно выполнено из легковесного алюминиевого сплава марки АМг-6, поверхности устройства дополнительно защищены от коррозии слоем, полученным методом глубокого анодирования поверхностей, для предотвращения окисления при соприкосновении с влагой, что увеличивает надежность устройства и длительность его эксплуатации.
Все крепежные винты, держатели, а также устройство фиксации положения луковицы выполнены из нержавеющей стали.
Предлагаемое устройство отличается малыми габаритами, просто в изготовлении, и выполнено из доступных и недорогостоящих материалов. Эксплуатация данного устройства не требует определенных условий и энергоресурсов.
Общий вес двух заправленных блоков составляет 1 кг 200 г, в каждый блок по отдельности заправляется по 200 г субстрата.
Проведенные лабораторные испытания с данным устройством по выращиванию луковичных культур в космических условиях показали хорошие результаты: из каждой луковицы выращивалось по 10-12 побегов.
1. Устройство для доставки и выращивания луковичных растений в космосе, содержащее два идентичных блока с корпусами в виде прямоугольных параллелепипедов для двух растений луковичного типа в каждом блоке, имеющих для каждого растения по одному гнезду с устройством фиксации положения луковицы в виде двух пружин с кольцом; по одному конусообразному воздухозаборнику с отверстиями по его образующей, сообщающимися с внутренней полостью гнезда, а также два поливочных штуцера со шлангом в боковой стороне каждого блока; кроме того, в крышке одного из блоков смонтирован ориентирный прижимной штырь и ответное отверстие в крышке другого блока.
2. Способ доставки устройства для выращивания луковичных растений на орбиту космического аппарата, в котором осуществляют засыпку субстрата в каждый блок, изолируют отверстия гнезд; формируют из двух блоков устройство для доставки на орбиту, при этом первый блок переворачивают вниз с ориентацией его прижимных колец в конусообразные воздухозаборники второго блока с последующей вставкой ориентирного прижимного штыря второго блока в ответное отверстие в крышке первого блока; скрепляют боковые поверхности корпусов первого и второго блоков разъемными соединениями при доставке на борт космической станции.
www.findpatent.ru
Фитолампы используются для выращивания растений в космосе?
Главная страница > Блог > Фитолампы используются для выращивания растений в космосе?
09:15, 30 января 201810 августа 2015 года члены экипажа МКС в прямом эфире впервые попробовали красный салат сорта Ромэн, который вырастили на Международной космической станции.
Читайте все о фитолампах на сайте union-ps.com.
Но как они смогли вырастить растения в невесомости?
Эксперимент по выращиванию растений на орбите не удался бы без системы Veggie, которую разработали в Orbital Technologies совместно с Kennedy Space Center. Ее доставили на МКС в апреле 2014 года с семенами салата, возраст которых был уже 15 месяцев.
Система Veggie создает условия для выращивания культурных растений:
- контролирует влажность;
- контролирует уровень углекислого газа;
- стабилизирует температуру;
- обеспечивает освещение красными, синими и зелеными светодиодными лампами.
Освещение на космическом огороде похоже на фитолампы, которые используют на Земле для выращивания цветов и культурных растений дома. Под белым1 и желтым светом обычных ламп ничего не вырастет. Поэтому для роста растений используют красные и синие лампы. Но зачем тогда нужны зеленые лампы? Да, они не влияют на рост, но без них растения не будут зелеными.
За 33 дня на МКС вырастили салат, который по вкусу и пищевой ценности не отличается от салата с Земли. Для этого потребовался такой же объем воды.
На этом история не закончилась, и 16 января 2016 года на МКС распустился бутон цинии. Она тоже выросла в системе Veggie.
В будущем на МКС планируют выращивать томаты, капусту, перец, редис, картофель, зеленый лук и зелень. То есть культуры, плоды которых находятся не только над, но и под землей. Для выращивания корнеплодов разрабатывают аппарат, который отличается от Veggie.
Эксперимент с Veggie показал, что выращивание растений в космосе — реальное занятие, но нерациональное. Так что пока рано говорить о создании полноценной космической фермы. Для производства достаточного количества еды для экипажа нужно значительно увеличить посевную площадь, но на МКС нет столько места. Приходится задумываться о вертикальном высаживании растений. Но это еще: для выращивания растений в космосе нужно столько же воды, сколько и на Земле. А вода в космосе — слишком ценный и незаменимый ресурс.
Сейчас космонавтам доставляют еду с Земли, и пока это намного дешевле, чем выращивать ее на орбите. Даже если представить, что на МКС достаточно места для фермы, потребуется слишком много ресурсов — это невыгодно. Скорее всего, еда, выращенная на орбите, не заменит еду с Земли на 100%, но в будущем она станет хорошей добавкой к рациону. А пока она составляет менее 1% рациона экипажа. Мы думаем, цифра будет расти, ведь эксперименты с выращиванием растений в космосе продолжаются.
Copyright © 2017 GROUP UNION Ltd.
Прямая ссылка на статью: http://union-ps.com/blog/fitolampy-ispolzuyutsya-dlya-vyrashchivaniya-rasteniy-v-kosmose.html
Также читайте:
07:10, 05 марта 2018
Есть ли вред от светодиодных фитоламп для человека?
Польза светодиодных фитоламп для растений не вызывает сомнений. Но безопасны ли фитолампы для людей? Давайте выясним...
21:20, 04 марта 2018
Какие фитолампы лучше: лампы накаливания, люминесцентные, энергосберегающие или светодиодные?
Лучшая фитолампа — это фитолампа, которая правильно подобрана и подходит под потребности конкретного растения...
22:18, 03 марта 2018
Вся правда о светодиодных фитолампах: плюсы и минусы
Светодиодные фитолампы (LED) все чаще используют для домашних оранжерей, зимних садов и гроубоксов. В чем секрет успеха?...
union-ps.com
Садом станет Луна...
Садом станет Луна...
Растения в космосе – это не только важная тема современных прикладных научных исследований, но и уникальная возможность проникнуть в глобальные тайны растительного мира.
Почему растения в космосе не цветут? Как и по какой причине меняется биохимическая структура их организма? Возможна ли полноценная растительная жизнь в космосе? На эти и многие другие вопросы предстояло или еще предстоит ответить ученым, прежде чем зазеленеют межпланетные космические корабли, а в будущем, возможно, и далекие планеты.
Наш мир полон загадок, невидимых связей, не выявленных закономерностей. Даже притом, что обычно мы ограничиваем свои представления окружающим нас земным миром, а ведь за его пределами еще лежит Космос, в отношении которого у нас куда больше теорий, догадок и предположений, нежели чем реальных фактов.
Рождение «растительной космонавтики»
К. Э. Циолковский, «отец космонавтики», первым заговорил о необходимости использования высших растений в качестве средства обеспечения людей кислородом и питанием в длительных космических полетах.
Более полувека назад под руководством С. П. Королева на втором космическом корабле-спутнике начались первые эксперименты по воздействию факторов космического полета на растения. Тогда стали «космонавтами» и успешно вернулись на Землю традесканция, хлорелла, семена лука, гороха, пшеницы, кукурузы.
Проведенный на Земле анализ показал, что, несмотря на внешнее сходство с контрольными, «космические» растения отличались по структуре клеток, биохимическому составу и другим характеристикам.
Дальнейшие эксперименты выявили проблему, которую не удавалось решить на протяжении десятилетий – растения в космосе не только не давали «потомства», то есть семян, но и вовсе отказывались цвести.
Цветы в космосе — не цветы
В 1979 году в Главном ботаническом саду АН СССР подготовили тюльпаны для выгонки на борту станции «Салют-6». Цветам оставалось лишь распуститься в космосе, но этого-то они и «не захотели» сделать по неизвестной причине. Почему — понять до сих пор не удалось. При этом в аналогичном эксперименте на Северном полюсе тюльпаны порадовали полярников дружным цветением.
Хочется рассказать еще об одном занимательном эксперименте прошлого, когда ученые остановили выбор на тропических орхидеях, поскольку полагали, что эпифитный образ жизни орхидей может сделать их более устойчивыми к условиям космоса.
Операция «Орхидея», хоть и вошла в историю космического растениеводства как одно из самых ярких событий, не завершилась успехом.
Экзотические растения в космосе не зацвели, но зато продержались на «Салюте-6» почти полгода. Стоило орхидеям вернуться в оранжерею родного ботанического сада в Киеве, как они тут же покрылись цветами.
Космический успех арабидопсиса
Слава первого растения, зацветшего в космосе, выпала на долю не великолепной орхидеи, а невзрачного растения – арабидопсиса. Арабидопсис, он же резушка, – скромный род сорных растений из семейства Крестоцветные. Кстати, это еще и первое растение, геном которого был полностью расшифрован, правда случилось данное событие значительно позже.
Прибывшей на станцию «Салют -6» Светлане Савицкой космонавты вручили небольшой букетик из цветов арабидопсиса. На Земле в стручках арабидопсиса обнаружили 200 семян. Этот опыт наконец-то опроверг мнение о невозможности прохождения растениями в невесомости всех стадий развития — от семени до семени.
Фотография K.U.Leuven Campus Kortrijk
Введение в Марсианские хроники
Сегодняшние опыты с растениями в космосе, хотя и оставляют еще множество загадок, становятся все более успешными. Например, горох, выращиваемый на Международной космической станции, относится уже к третьему поколению космической флоры.
По мнению многих исследователей, растения обладают восприятием, чувствами, памятью – уникальными свойствами, ничем в их сравнительно примитивном организме не обусловленными.
Ученые полагают, что даже межпланетный перелет на Марс – давнюю мечту человечества – ряд растений в состоянии не только успешно пережить самим, но и помочь в этом космонавтам. При длительных космических полетах растения становятся не просто предметом эксперимента, они должны решать ряд задач, связанных с жизнеобеспечением экипажа корабля (вспомните слова Циолковского, сказанные чуть меньше столетия назад). И может быть то, что совершается сегодня, уже войдет в будущие «Марсианские хроники».
Несомненно, нас ждет еще много удивительных открытий, причем не только в Космосе, но и здесь, на Земле.
Расшифровывая ДНК и до последней клетки «разбирая» строение живых организмов, ученые пока очень мало продвинулись в другой области, лежащей за гранью физического мира. По мнению многих исследователей, растения обладают восприятием, чувствами, памятью – уникальными свойствами, ничем в их сравнительно примитивном организме не обусловленными. И если мы не нашли души цветка внутри него, может быть ответ есть где-то там, во Вселенной?
Мы приносим свои извинения, но оставлять свои комментарии могут только члены Сообщества зеленых человечков.
www.plantopedia.ru
Мой эксперимент в космосе. Развитие растения в условиях невесомости.
Слайд 1
КОСМОС: ВЧЕРА, СЕГОДНЯ, ЗАВТРА Мой эксперимент в космосеСлайд 2
Тема: «Мой эксперимент в космосе» Название работы «Развитие растения в условиях невесомости. Все грани возможного» Авторы работы: Гарбовская Варвара Маршаков Владимир МКОУ «Барановская СОШ» Горшеченского района Курской области Руководитель Панина Татьяна Николаевна 306840. Курская область, Горшеченский район, с. Бараново, ул. Лихачева-42, тел. 8(47133)3-37-49, e- mail : [email protected]
Слайд 3
Участники эколого-биологического эксперимента в космосе Маршаков Владимир Гарбовская Варвара Актуальность: Космонавты давно пытались вырастить растения на борту космических станций. Ведь вдалеке от родной планеты именно этот кусочек живого мира в этой безжизненной пустоте будет напоминать о земной природе. Проблема исследования: Как прорастить семена в условиях невесомости и вакуума. Предмет исследования: Выращивание газонной травы в беспочвенной среде. Цель: Прорастить семена газонной травы и обеспечить их жизнеспособность. Метод исследования: эксперимент. Задачи исследования: Вырастить газонную траву без грунта; Определить процент всхожести и жизнеспособности всходов; Провести анализ роста и развития растений в условиях невесомости. Этапы исследования: Сбор и анализ информации по теме; Проведение эксперимента; Выводы и заключение по теме.
Слайд 4
Научное обоснование: В школе на уроках окружающего мира мы знакомимся с выращиванием растений, условиями их произрастания, изучаем значение минеральных солей, необходимых для питания и роста растений. Ведь растение своей корневой системой поглощает из почвы и затем усваивает необходимые минеральные вещества. От правильного минерального питания растений зависит его рост. Недостаток питательных веществ можно заметить по изменению окраски листьев, их формы, резкому замедлению роста. Но как вырастить растение в условиях невесомости за пределами планеты? Нас заинтересовал вопрос, сможем ли мы вырастить растение без грунта, которое могли бы поместить на МКС. Из дополнительной литературы мы узнали, что могли бы выращивать растения методом гидропоники – без почвы. Корни растения укрепляются в грунте, мхе, песке, куда подается вода с растворенными в ней минеральными веществами, которые необходимы для роста и развития растений.
Слайд 5
Мы решили провести эксперимент. Семена газонной травы были помещены в оболочку из капроновой материи, наполненной опилками в форме экзотической рыбки. Сначала рыбку с семенами необходимо было погрузить в воду. После того, как она шесть часов пробыла в воде, её извлекли и поместили в специальный сосуд - аквариум. Начало эксперимента: 1 6 но ября 2015 года Рыбку с семенами поместили в стеклянный сосуд Практическая часть
Слайд 6
На третий день появились первые ростки, через неделю можно было наблюдать около 100% всхожести семян. Всходы ежедневно обрабатывались раствором минеральных солей. Растения развивались достаточно быстро. На 20-й день пришлось провести стрижку травы. Конец эксперимента: 5 декабря 2015 года Стрижка травы Развитие растения
Слайд 7
Способ выращивания газонной травы оказался удачным: Во-первых: семена, помещенные в оболочку смогли преодолеть невесомость. Во-вторых: трава смогла не только прорасти, но и выжить в условиях невесомости. В-третьих: всходящая зелень доставила радость участникам экспедиции МКС и приятные воспоминания о родной земле. Заключение: Нам удалось поставить эксперимент. Мы доказали, что растения можно вырастить и без почвы на растворенных минеральных веществах. Такой способ выращивания называется гидропоникой. В ходе эксперимента по выращиванию растений методом гидропоники был выявлен активный рост и развитие растений в условиях невесомости, что позволило за пределами планеты воссоздать образ, максимально приближенный к земной природе.
Слайд 8
После работы над проектом мы продолжили эксперимент в домашних условиях. Мы самостоятельно изготовили травянчиков в форме рыбки и ежика. Нам удалось вырастить травку. Эксперимент в домашних условиях
nsportal.ru
