Чтобы выращивать продукты питания в космосе, нам пришлось начать в Антарктиде

Враждебная, экстремальная и чуждая Антарктика является удобным аналогом для освоения космоса, где страны могут испытывать космические технологии и протоколы, включая выращивание растений.

Разработка способов обеспечения людей продовольствием в космосе является важной частью более масштабных усилий по демонстрации возможности долгосрочного обитания человека в внеземных средах. 12 мая 2022 года группа ученых объявила об  успешном выращивании растений на лунной почве,  собранной во время лунных миссий «Аполлон». Но это не первый случай, когда ученые пытаются выращивать растения в почвах, которые обычно не поддерживают жизнь.

Я  историк антарктической науки . Вопросы выращивания растений и продуктов питания в самых южных уголках Земли являются активной областью исследований уже более 120 лет. Эти усилия способствовали лучшему пониманию многочисленных проблем сельского хозяйства в экстремальных условиях и в конечном итоге привели к ограниченному, но успешному выращиванию растений в Антарктиде. И особенно после 1960-х годов ученые стали рассматривать эти исследования как ступеньку к освоению космоса человеком.

Первые попытки выращивания растений в Антарктиде были в первую очередь направлены на обеспечение исследователей продуктами питания.

В 1902 году британский врач и ботаник Реджинальд Кёттлиц первым вырастил продукты питания на антарктической почве. Он собрал немного почвы в заливе Мак-Мердо и использовал её для выращивания горчицы и кресс-салата в ящиках под световым окном на борту экспедиционного корабля. Урожай сразу же принес пользу экспедиции. Кёттлицу удалось вырастить достаточное количество растений, и во время вспышки цинги вся  команда ела зелень,  чтобы облегчить симптомы. Этот ранний эксперимент продемонстрировал, что антарктическая почва может быть продуктивной, а также указал на питательные преимущества свежих продуктов во время полярных экспедиций.

Первые попытки выращивать растения непосредственно в антарктических ландшафтах оказались менее успешными. В 1904 году шотландский ботаник Роберт Рудмоз-Браун отправил по почте семена 22 холодостойких арктических растений на небольшой, морозный остров Лори, чтобы проверить, приживутся ли они. Все семена не проросли, что Рудмоз-Браун объяснил как неблагоприятными  условиями окружающей среды, так и отсутствием биолога  , который мог бы помочь им прорасти.

Было предпринято множество попыток внедрить неместные растения в антарктический ландшафт, но, как правило,  они долго не приживались . Хотя сама почва могла поддерживать некоторую растительность, суровые условия были неблагоприятны для выращивания растений.

К 1940-м годам многие страны начали создавать долгосрочные исследовательские станции в Антарктиде. Поскольку выращивать растения на открытом воздухе было невозможно, некоторые жители этих станций  взяли на себя инициативу по строительству теплиц,  чтобы обеспечить себя как продовольствием, так и эмоциональным благополучием. Но вскоре они поняли, что антарктическая почва слишком низкого качества для большинства культур,  за исключением горчицы и кресс-салата , и  обычно теряет свою плодородность  через год-два. Начиная с 1960-х годов, люди стали переходить на беспочвенный метод гидропоники — систему, при которой растения выращиваются с корнями, погруженными в химически обогащенную воду, при сочетании искусственного и естественного освещения.

Используя гидропонные технологии в теплицах, предприятия по выращиванию растений вовсе не использовали антарктическую среду для выращивания урожая. Вместо этого люди создавали искусственные условия.

К 2015 году в Антарктиде насчитывалось как минимум  43 различных объекта, где исследователи в тот или иной период выращивали растения  . Хотя эти объекты были полезны для научных экспериментов, многие жители Антарктиды ценили возможность есть свежие овощи зимой и считали эти объекты огромным подспорьем для своего  психологического благополучия . Как выразился один из исследователей, они «теплые, светлые и полны зелени –  среда, которой так не хватает во время антарктической зимы ».

По мере того как в середине XX века постоянное проживание человека в Антарктиде росло, человечество также начало осваивать космос, и в частности, Луну. Начиная с 1960-х годов, ученые, работавшие в таких организациях, как НАСА, стали рассматривать  враждебную , экстремальную и чуждую Антарктиду как  удобную аналогию  для освоения космоса, где страны могли бы тестировать космические технологии и протоколы,  включая выращивание растений . Этот интерес сохранялся до конца XX века, но только в 2000-х годах космос стал одной из главных целей некоторых антарктических сельскохозяйственных исследований.

В 2004 году Национальный научный фонд и Центр контролируемого сельского хозяйства Университета Аризоны совместно построили Камеру для выращивания продуктов питания на Южном полюсе. Проект был разработан для проверки идеи сельского хозяйства в контролируемой среде — способа максимизировать рост растений при минимизации использования ресурсов. По словам архитекторов, сооружение точно имитировало условия лунной базы и представляло собой « аналог на Земле для некоторых проблем, которые возникнут  при переносе производства продуктов питания в космические жилые комплексы». Это сооружение продолжает обеспечивать станцию ​​на Южном полюсе дополнительными продуктами питания.

После постройки камеры для выращивания продуктов питания на Южном полюсе Университет Аризоны в сотрудничестве с НАСА создал аналогичную  прототипную лунную теплицу .

По мере того как в конце XX века люди стали проводить в космосе больше времени, астронавты начали применять на практике уроки, полученные за столетие выращивания растений в Антарктиде.

В 2014 году астронавты НАСА установили на борту Международной космической станции систему выращивания овощей для изучения роста растений в условиях микрогравитации. В следующем году они собрали небольшой урожай салата, часть которого затем съели с  бальзамическим уксусом . Как и утверждали ученые Антарктики на протяжении многих лет, НАСА заявило, что питательная и психологическая ценность свежих продуктов является «решением проблемы  длительных миссий в глубокий космос ».

Исследования в Антарктиде и по сей день играют важную роль для освоения космоса. В 2018 году Германия запустила в Антарктиде проект EDEN ISS, посвященный  технологиям выращивания растений и их применению в космосе  в полузакрытой системе. Растения растут на воздухе, поскольку распылители опрыскивают их корни водой с химическими добавками. В первый год работы EDEN ISS удалось  произвести достаточно свежих овощей, чтобы обеспечить  треть рациона питания экипажа из шести человек.

Как и в истории Антарктиды, вопрос о том, как выращивать растения, занимает центральное место в любом обсуждении возможных человеческих поселений на Луне или Марсе. В конце концов, люди отказались от попыток обрабатывать суровый антарктический ландшафт для производства продуктов питания и обратились к искусственным технологиям и средам. Но после более чем столетия практики и использования самых современных методов, выращенная в Антарктиде пища так и не смогла обеспечить пропитание большого количества людей на длительное время. Прежде чем отправлять людей на Луну или Марс, было бы разумно сначала доказать, что поселение может выжить самостоятельно среди замерзших южных равнин Земли.

Daniella McCahey “To grow food in space, we had to start in the Antarctic”

Перевод статьи «To grow food in space, we had to start in the Antarctic» автора Daniella McCahey, оригинал доступен по ссылке. Лицензия: CC BY. Изменения: переведено на русский язык