Filmās viss šķiet tik vienkārši. Bet, lai audzētu pārtiku uz Marsa, mums jāveido augsne no nulles un jāizveido sava mini-biosfēra.
Cilvēku izkraušana uz Marsa būs nozīmīgs notikums cilvēces vēsturē. Daudziem sapnis ir dzīve ārpus sauszemes biosfēras. Tomēr, lai izveidotu ilgtspējīgu risinājumu Red Planet, būs nepieciešama tās vides attīstība. Būs nepieciešams izstrādāt veidus, kā ražot pārtiku vietā, kur tie nav. Galu galā, piegādes no Zemes būs vai nu neregulāras, vai arī tās vispār nepastāvēs.
Marks Vinnijs (Matt Damon) 2015. gada martā „Marsijs” slavens kartupeļu stādījums improvizētā siltumnīcā pēc tam, kad viņš nonāca sarežģītā situācijā episkā vētras laikā, kas izraisīja pārējo ekipāžu, lai apturētu misiju un lidotu bez tās. Izmantojot vakuuma iepakojumu, kas atstāts no misijas, Watney stādīja kartupeļus planētas „augsnē”, ekstrahēja ūdeni, izmantojot ķīmiskās reakcijas, un mēsloja viņa augošo kartupeļu kultūru ar saldēšanas žāvētu apkalpes atkritumiem.
Tas šķiet diezgan vienkāršs veids, kā audzēt augus uz Marsa. Bet tas tā nav.
"Realitāte nav pat tuvu kinematogrāfiskajam risinājumam," sacīja Ralph Fritsche, Kennedy kosmosa centra NASA vecākais pārtikas projektu vadītājs.
NASA plāno 2030. gados sūtīt astronautus uz Marsu. SpaceX vadītājs Ilons Musks ierosināja agresīvu planētas kolonizācijas kampaņu, pamatojoties uz starpplanētu transporta sistēmu (SMT). Bet, pat ja SpaceX ir pieredze cilvēku transportēšanā uz Marsu, vēl nav plāns, kā viņi var tur dzīvot un ražot pārtiku uz zemes rēķina. Ņemot vērā, ka kuģu pārtika no Zemes uz Marsu maksās apmēram 1 miljardu dolāru gadā uz vienu cilvēku, kļūst skaidrs, ka mums steidzami ir vajadzīgs cits plāns, lai piegādātu pārtiku nākotnes Marsa pētniekiem.
„Ilona muskuss pasaulei bija sarežģīts izaicinājums,” sacīja Floridas Tehnoloģiju institūta fizikas un kosmosa zinātnes profesors Daniels Batcheldors un Kosmosa institūta Buzz Aldrin projekta direktors. „Mēs zinām, ka mēs nevaram nodrošināt masu, kas nepieciešama Marsa virsmai, kas nosūtīta no Zemes. Mums ir jāveido stabila kolonija uz Sarkanās planētas, kas nebūs atkarīga no zemes piegādēm. ”
Kamēr mēs domājam par pirmās Marsa kolonijas izveidi vai atbalstu nelielai NASA astronautu grupai, pētnieki strādā pie jaunu stratēģiju izstrādes augu audzēšanai ārpus Zemes.
Fritsche un viņa kolēģis no NASA Trent Smith ir sadarbojušies ar zinātniekiem no Buzz Aldrin kosmosa institūta, lai noskaidrotu, kādas ir patiesās metodes, kā audzēt pārtiku uz Marsa. Lai gan astronautu fizisko atkritumu kā mēslošanas līdzekļa izmantošanai var būt nozīme, mums būs vajadzīgs viss (no toksīnu izvadīšanas no organismiem līdz „dizaineru baktērijām”), lai izveidotu Marsa versiju augsnē, kas mums ir uz Zemes.
„Marsa regolītā nevajadzētu būt organiskām vielām. Un, lai apstrādātu barības vielas, jums būs nepieciešami destruktori, lai iznīcinātu to, kas tur ir, un dara to pieejamu (pareizā formā), ko izmanto augi, ”sacīja astronautikas koledžas asociētais profesors Fordham Brooke Wheeler. „Šī būs viena no potenciālajām stratēģijām, lai izveidotu koloniju, kas ir izturīgāka pret atkritumu pārstrādi, neatkarīgi no tā, vai tās pieder cilvēkiem, augiem vai citiem organiskiem atkritumiem.” Wheeler un viņa kolēģis Drew Palmer (Floridas Tehnoloģiju institūta bioloģijas zinātņu docents) izmanto Marsa regolīti, cerot izpētīt savu resursu izmantošanas procesu cilvēka misijas laikā uz Red Planet. Simulators (vulkānisko akmens pulveris no Havaju salām) nesatur nevienu augu barībai nepieciešamo barības vielu, bet galvenokārt atgādina Marsa regolītu.
Salāti, kas tika audzēti tikai Marsa simulatorā (nepievienojot barības vielas), laboratorijā ražoja tikai nelielas lapas (FIT / Buzz Aldrin Space Institute).
Lai gan regolīta simulators ir labs sākums, Wheeler un Palmer saprot viņu ierobežojumus. Viens no lielākajiem nākotnes izaicinājumiem ir tas, kā Marsa astronauti „likvidēs” toksiskās kosmiskās vielas, kas ir zināmas, ka tās atrodas uz planētas. Kā apstiprinājusi NASA ziņkārības Marijas zinātnes laboratorija, Marsa regolīts ir pildīts ar perhlorāta sāļiem, kurus izmanto rūpnieciskos procesos uz Zemes un kuriem ir zināms, ka tie izraisa vairogdziedzera problēmas. Perhlorātu noņemšana no Marsa regolīta padarīs resursu piemērotu lauksaimniecībai.
„Kad mēs sākam mikrobu ieviešanu, mēs vēlamies izmantot inženierijas mikrobus, kas var novērst toksiskus perhlorātus, kas būs ļoti augsnē,” sacīja Palmer. "Tagad jūs varat sākt tos projektēt uz Zemes."
Bet tas nav pēdējais punkts. Tā kā uz Marsa ir augsnes mikrobi, kas veido pamatu dzīves cikliem, kas regulē Zemes biosfēru, mums būs jāievieš baktērijas un stratēģiskās iekārtas Marsa regolītē, lai iegūtu visvairāk barības vielu. „Mēs uzskatām, ka ilgtermiņā mikroorganismu un organismu atkārtota reģistrācija, kas pastāv līdzās augiem (uz Zemes), radīs ilgtspējīgus slāpekļa un fosfora ciklus (uz Marsa),” sacīja Palmer.
Mēslošanas līdzekļi ir šo ciklu izejmateriāli, tāpēc, plānojot Marijas lauksaimniecību, mums ir jāapsver, kā tas tiks nodrošināts. Vai tas būs piegādes no Zemes? Vai arī tā tiks ražota vietējā līmenī, lai samazinātu izmaksas un atkarību no mūsu planētas?
„Lai papildinātu šo sistēmu, jums ir jāveido vairāk struktūru,” piebilda Palmer.
Pētnieki uzskata, ka pirms cilvēka pēdas novietošanas uz Red Planet, robotu misija varētu lidot mēnesi agrāk un sagatavot Marsa regolītu lauksaimniecībai. Lauku boti var iegūt regolītu un veikt uzdevumus, lai noņemtu perhlorātu, ieviešot nepieciešamo bioloģiju, lai izveidotu ciklus, kas nepieciešami augu izdzīvošanai. Ideja ir radīt dzīvotspējīgas saimniecības pirms cilvēka misijas ierodas. Astronauti ieradīsies gatavā vietā ar svaigu pārtiku, kā arī dzīvības uzturēšanas sistēmām (skābekļa padevi un toksīnu pielāgošanu).
Salātu lapas audzē Marsa simulatorā ar pievienotām barības vielām. Rezultāts ir veselas lapas (FIT / Buzz Aldrin Space Institute).
Daudzas dažādas problēmas ir saistītas ar produktu ražošanu uz Marsa. Bet viena no lielākajām fiziskās augu audzēšanas priekšrocībām būs psiholoģiska. Eksperimentālā projekta „Veggie” vadītājs Starptautiskajā kosmosa stacijā, kas izmanto hidroponiku, lai piegādātu augus ar ūdeni un barības vielām mikrogravitātē, Trents Smits saprata, ka astronauti pie orbitālās priekšpostenes saņem lielu prieku, augot augus pilnīgi sterilā vidē, prom no mājām. „Jo viņi atrodas kosmosa stacijā, ļoti naidīgā vidē, ar visiem šiem vadiem un kabeļiem ... Bet viņiem ir šie mazie augi, par kuriem viņi rūpējas un kas atgādina mājās,” sacīja Smits. "Kad mēs ejam uz Marsu, tas būs ļoti svarīgs brīdis."
Veggie demonstrēja salātu audzēšanas procesu, ko veica NASA astronauts Scott Kelly viena gada misijas laikā uz kosmosa stacijas ar krievu astronautu Mihailu Kornienko. Taču astronauti palika atkarīgi no zemes piegādēm. Lai gan hidroponikai var būt nepieciešama loma Marsa pētnieku uztura papildināšanā, galu galā mums ir jābūt atkarīgiem no Sarkanās planētas resursiem, lai radītu un saglabātu dzīves apstākļus.
„Sākotnēji mēs varējām veikt hidroponisko lauksaimniecību. Hidroponika ir neticami efektīva, ”sacīja Smits. „Bet, ja jūs ilgi paliksit, tad ir jēga rīkoties ar regolītiskām lauksaimniecības sistēmām. Jums būs divi dažādi veidi, kā audzēt augus pārtikai. ”
Neatkarīgi no tā, kādu ceļu jūs izvēlaties, jums būs jāizmanto tehniskais potenciāls, lai uzzinātu, kā pārkārtot nevēlamā vidē.
"Tas būtu kā tad, ja jūs atgriežaties agrīnā agrārā sabiedrībā, kad mēs tikko mēģinājām noskaidrot, kā to darīt," sacīja Batcheldors. „Bet auglīgās augsnes vietā mēs audzējam Marsa augsni.”
„Pastāvīgas Marsa kolonijas izveide beidzot nostiprinās mūsu klātbūtni planētas tuvumā,” viņš piebilda.
