Лунная ферма Китая: кратко о первом в мире эксперименте по выращиванию растений на спутнике Земли

В 2019 году Китай совершил исторический подвиг, успешно посадив зонд Chang'e-4 на обратной стороне Луны. Но это было не единственное достижение китайских ученых в рамках этой миссии. На борту зонда находился также научный эксперимент под названием Биологический экспериментальный груз (BEP), который пытался вырастить первые растения на Луне. Что из этого получилось и какие перспективы открывает такой эксперимент для будущих космических исследований?

В этой статье мы расскажем о том, как Китай создал мини-ферму на Луне, какие растения и живые организмы были включены в эксперимент, какие результаты были получены и какие проблемы возникли в ходе его проведения. Мы также обсудим, как такой эксперимент может помочь разработать биорегенеративные системы жизнеобеспечения (BLSS), которые будут необходимы для долгосрочных миссий на Луну, Марс и другие объекты глубокого космоса.

Как Китай создал мини-ферму на Луне?

Эксперимент BEP был разработан учеными из Чунцинского университета, Университета электронных наук и технологий Китая и Лаборатории космической биологии Китайской академии сельскохозяйственных наук. Он состоял из специального контейнера с объемом 0,8 литра, в котором были размещены семена хлопка, картофеля, арабидопсиса и рапса, а также яйца мух, дрожжи и 18 мл воды. Все это поддерживалось при постоянном атмосферном давлении.

Контейнер был оснащен системами освещения, температурного контроля, водоснабжения, измерения и передачи данных. Он также имел защиту от космического излучения и микрометеоритов. Эксперимент был запущен 3 января 2019 года после успешной посадки зонда Chang'e-4 на обратной стороне Луны.

Цель эксперимента была проверить возможность выращивания растений на Луне при условиях низкой гравитации, интенсивного излучения и продолжительного светового дня. Также интерес представляла взаимодействие различных живых организмов в замкнутой системе.

Какие растения и живые организмы были включены в эксперимент?

Для эксперимента были выбраны четыре вида растений: хлопок, картофель, арабидопсис и рапс. Хлопок и картофель являются сельскохозяйственными культурами с высокой пищевой и промышленной ценностью. Арабидопсис — это модельный объект для изучения генетики и физиологии растений. Рапс — это источник растительного масла и биотоплива.

В качестве животных были выбраны яйца мух, которые могли бы вылупиться в личинки и служить пищей для растений. Дрожжи были включены для поддержания уровня углекислого газа и влажности в контейнере. Также дрожжи могли бы синтезировать витамины и аминокислоты для растений.

Какие результаты были получены и какие проблемы возникли в ходе эксперимента?

Эксперимент BEP длился восемь дней, с 3 по 11 января 2019 года. За это время удалось получить следующие результаты:

• Из четырех видов растений только хлопок успешно пророс и развил два листа. Картофель, арабидопсис и рапс не показали признаков прорастания.
• Из яиц мух не вылупилась ни одна личинка. Вероятно, это связано с низкой температурой и высоким уровнем излучения.
• Дрожжи активно размножались и поддерживали уровень углекислого газа и влажности в контейнере.

В дополнение, эксперимент столкнулся с рядом проблем:

• Из-за отсутствия естественного цикла день-ночь на обратной стороне Луны, растения подвергались продолжительному освещению, что могло негативно сказаться на их фотосинтезе и развитии.
• Из-за ограниченного объема контейнера, растения не могли достаточно разрастаться и формировать корни, стебли и цветки.
• Из-за низкой гравитации, растения испытывали трудности с транспортом воды и питательных веществ по своим тканям.
• Из-за высокого уровня излучения, растения подвергались повышенному риску мутаций и повреждений ДНК.

В конце эксперимента, контейнер был отключен от системы температурного контроля и оставлен на поверхности Луны. Все живые организмы в нем замерзли и погибли.

Как такой эксперимент может помочь разработать биорегенеративные системы жизнеобеспечения?

Несмотря на то, что эксперимент BEP не достиг всех своих целей, он все же продемонстрировал возможность выращивания растений на Луне при экстремальных условиях. Это может иметь большое значение для будущих космических исследований, особенно для создания биорегенеративных систем жизнеобеспечения (BLSS).

BLSS — это системы, которые используют живые организмы для поддержания жизни человека в космосе. Они могут обеспечивать продукцию кислорода, пищи, воды и других ресурсов, а также утилизацию отходов, уменьшение нагрузки на психику и здоровье космонавтов.

Однако для создания эффективных и надежных BLSS необходимо решить множество проблем, связанных с выращиванием растений и других живых организмов в космических условиях. Эксперимент BEP показал, что для этого нужно учитывать такие факторы, как:

• Световой режим. Растения нуждаются в оптимальном цикле день-ночь для своего фотосинтеза и развития. На Луне, где один лунный день длится около 29 земных суток, это может быть сложно обеспечить. Поэтому необходимо использовать искусственное освещение, которое может имитировать естественный световой режим и подстраиваться под потребности разных видов растений.
• Гравитация. Растения адаптированы к земной гравитации, которая влияет на их морфологию, физиологию и поведение. На Луне, где гравитация составляет около 16% от земной, растения могут испытывать стресс и нарушения в своих функциях. Поэтому необходимо изучать, как различные уровни гравитации влияют на рост и развитие растений, и как можно компенсировать или использовать этот эффект.
• Излучение. Растения подвержены повышенному уровню космического излучения, которое может вызывать мутации, повреждения ДНК и другие нарушения в их клетках. Поэтому необходимо защищать растения от излучения с помощью специальных материалов или биологических агентов, а также отбирать и селекционировать устойчивые к излучению сорта растений.

Эти и другие проблемы требуют дальнейших исследований и экспериментов, которые могут быть проведены на Луне или в других космических условиях. Эксперимент BEP был первым шагом в этом направлении, который позволил получить ценные данные и опыт для будущих проектов.

Заключение

Эксперимент BEP был уникальным и значимым проектом, который показал возможность выращивания растений на Луне. Он также выявил ряд проблем и вызовов, с которыми сталкиваются живые организмы в космических условиях. Эти проблемы нужно решать для создания биорегенеративных систем жизнеобеспечения, которые будут необходимы для долгосрочных миссий на Луну, Марс и другие объекты глубокого космоса.

Эксперимент BEP также демонстрирует успехи и амбиции Китая в области космических исследований. Китай является одной из ведущих космических держав, которая активно развивает свою лунную программу. В будущем Китай планирует построить постоянную научную базу на Луне, а также исследовать другие планеты и астероиды. Эксперимент BEP может стать основой для таких проектов, а также для сотрудничества с другими странами и организациями в космической сфере.

В заключение, мы хотим поздравить китайских ученых и инженеров с успешным проведением эксперимента BEP и поблагодарить их за их вклад в развитие космической науки и технологии. Мы надеемся, что в будущем мы увидим еще больше интересных и полезных экспериментов, которые будут расширять наши знания и возможности в космосе.