В киното всичко изглежда толкова просто. Но за да отглеждаме храна на Марс, трябва да създадем почвата от нулата и да изградим своя собствена мини-биосфера.
Разтоварването на хора на Марс ще бъде забележително събитие в историята на човечеството. Животът отвъд земната биосфера остава мечта за мнозина. Но създаването на устойчиво селище на Червената планета ще изисква развитието на неговата среда. Ще бъде необходимо да се разработят начини за производство на храни на място, където те не са. В крайна сметка, доставките от Земята или ще бъдат прекъсващи, или изобщо няма да съществуват.
Марк Уотни (Мат Деймън) в кариерата „Марсиан“ 2015 е изобразил засаждане на картофи в импровизирана оранжерия, след като влезе в трудна ситуация по време на епична буря, която накара останалата част от екипажа да спре мисията и да отлети без нея. Използвайки вакуумната опаковка, оставена от мисията, Уотни засади картофите в „почвата“ на планетата, извлече водата чрез химични реакции и опложда растящата си картофена реколта със замразени отпадъци от екипажа.
Това изглежда като доста прост начин за отглеждане на растения на Марс. Но това не е така.
"Реалността дори не се доближава до кинематографично решение", казва Ралф Фриче, старши мениджър по проекти в Космическия център Кенеди, НАСА.
НАСА планира да изпрати астронавти на Марс през 2030-те години. Ръководителят на SpaceX, Ilon Musk, предложи агресивна кампания за колонизация на планетата, базирана на междупланетна транспортна система (SMT). Но дори SpaceX да има опит с транспортирането на хората до Марс, все още няма план как да живеят там и да произвеждат храна за сметка на земята. Като се има предвид, че транспортирането на храни от Земята до Марс ще струва около 1 млрд. Долара годишно на човек, става очевидно, че спешно се нуждаем от друг план за снабдяване с храна на бъдещите изследователи на Марс.
„Илон Муск представляваше трудно предизвикателство пред света“, казва Даниел Батчелдор, професор по физика и космически науки в Технологичния институт във Флорида и директор на проекта на Космическия институт Бъз Олдрин. - Знаем, че не можем да доставим масата, необходима за повърхността на Марс, изпратена от Земята. Трябва да създадем стабилна колония на Червената планета, която няма да зависи от земните запаси. "
Докато мислим за създаване на първата марсианска колония или подкрепа за малка група астронавти от НАСА, изследователите работят по разработването на нови стратегии за отглеждане на растения извън Земята.
Fritsche и неговият колега от НАСА Трент Смит обединиха усилия с учени от космическия институт на Buzz Aldrin, за да проучат какви са истинските методи за отглеждане на храни на Марс. Въпреки че използването на физически отпадъци от астронавти като тор може да изиграе роля, ние ще се нуждаем от всичко (от премахване на токсините от организмите до „дизайнерските бактерии“), за да се създаде марсианската версия на почвата, която имаме на Земята.
- В марсовия реголит не трябва да има органично вещество. А за обработката на хранителни вещества ще са ви нужни деструктори, за да унищожите онова, което е там, и да ги направите достъпни (в правилната форма) за употреба от растенията ”, казва Фордхам Брук Уилър, доцент в колеж по астронавтика. "Това ще бъде една потенциална стратегия за създаване на колония, която е по-устойчива на преработката на отпадъци, независимо дали те принадлежат на хора, растения или други органични отпадъци." Уилър и колегата му Дрю Палмър (асистент по биологични науки във Флоридския технологичен институт) използват марсиански реголит, надявайки се да проучат процеса на използване на собствените си ресурси по време на човешка мисия на Червената планета. Симулаторът (вулканичен скален прах от Хавайските острови) не съдържа никакви хранителни вещества, необходими за растежа на растенията, но най-вече наподобява марсиански реголит.
Марулята, която се отглежда само на марсиански симулатор (без добавяне на хранителни вещества), произвежда само малки листа в лабораторията (FIT / Buzz Aldrin Space Institute).
Въпреки че симулаторът на реголита е добър старт, Уилър и Палмър разбират своите ограничения. Едно от най-големите бъдещи предизвикателства е как марсианските астронавти ще „елиминират“ токсичните космически вещества, за които се знае, че присъстват на планетата. Както се потвърждава от лабораторията на НАСА за наука Марсианската наука, марсианският реголит е пълен с перхлоратни соли, които се използват в промишлените процеси на Земята и са известни, че причиняват проблеми с щитовидната жлеза. Отстраняването на перхлоратите от марсианския реголит ще направи ресурса подходящ за селското стопанство.
"Когато започнем въвеждането на микроби, бихме искали да използваме инженерни микроби, които могат да елиминират токсичните перхлорати, които ще бъдат много в почвата", казва Палмър. - Сега можеш да започнеш да ги проектираш, на Земята.
Но това не е последната точка. Тъй като на Марс има почвени микроби, които са в основата на жизнения цикъл, управляващ биосферата на Земята, ще трябва да въведем бактерии и стратегически растения в марсианския реголит, за да получим най-много хранителни вещества. „Ние вярваме, че в дългосрочен план пререгистрацията на микроби и организми, които съжителстват с растенията (на Земята), ще създаде устойчиви цикли на азот и фосфор (на Марс)”, казва Палмър.
Торовете са суровината на тези цикли, така че при планирането на марсианското селско стопанство трябва да обмислим как това ще бъде доставено. Ще бъдат ли доставки от Земята? Или ще се произвежда на местно ниво, за да се намали цената и зависимостта от нашата планета?
"За да допълни тази система, трябва да изградиш повече структури", добави Палмър.
Изследователите смятат, че преди човек да стъпи на Червената планета, една роботна мисия може да лети месец по-рано и да подготви марсиански реголит за селското стопанство. Фермерските ботове могат да извличат реголит и да изпълняват задачи за премахване на перхлората, въвеждайки необходимата биология за създаване на циклите, необходими за оцеляването на растенията. Идеята е да се създадат жизнеспособни ферми, преди да пристигне човешката мисия. Астронавтите ще пристигнат на готово място с пресни храни, както и системи за поддържане на живота (снабдяване с кислород и регулиране на токсините).
Листата от салати се отглеждат в марсиански симулатор с добавени хранителни вещества. Резултатът е здрави листа (FIT / Buzz Aldrin Space Institute).
Много различни проблеми са свързани с производството на продукти на Марс. Но едно от най-големите предимства на физическото растениевъдство ще бъде психологическо. Ръководителят на експерименталния проект „Veggie“ на Международната космическа станция, който използва хидропоника за снабдяване на растения с вода и хранителни вещества в микрогравитация, Трент Смит осъзна, че астронавтите в орбиталния преден пост получават голяма радост от отглеждането на растения в напълно стерилна среда далеч от дома. "Защото те са на космическа станция, в много враждебна среда, с всички тези кабели и кабели ... Но те имат тези малки растения, за които те се интересуват и които напомнят за дома", каза Смит. "Когато отидем на Марс, това ще бъде много важен момент."
Veggie демонстрира процеса на отглеждане на маруля, който беше направен от астронавта на НАСА Скот Кели по време на едногодишната си мисия на борда на космическа станция с руския астронавт Михаил Корниенко. Но астронавтите останаха зависими от земните запаси. Въпреки че може да се наложи хидропониката да играе роля в допълването на диетата на марсианските изследователи, в крайна сметка трябва да зависим от ресурсите на Червената планета, за да създадем и поддържаме условия за живот.
- Първоначално бихме могли да направим хидропонно земеделие. Хидропониката е невероятно ефективна ”, казва Смит. - Но ако ще се задържите за дълго време, тогава има смисъл да се случи на системите за реголитно земеделие. Ще имате два различни начина да отглеждате растения за храна. "
Какъвто и път да изберете, ще трябва да използвате техническия потенциал, за да научите как да се преустроите в негостоприемна среда.
- Сякаш се връщаш в едно ранно аграрно общество, когато просто се опитвахме да разберем как да обработим земята - каза Батчелдор. "Но вместо плодородна почва, ние обработваме марсианската почва."
"Създаването на постоянна марсианска колония най-накрая ще определи присъствието ни на планетата", добави той.
