Исследователи проводят эксперименты по выращиванию растений на МКС
Астронавты на МКС в основном едят расфасованную пищу, что требует регулярного пополнения запасов. Исследователи изучают возможность того, чтобы экипажи выращивали часть продуктов питания во время миссии, и тестируют различные культуры и оборудование, чтобы выяснить, как это сделать без большого количества дополнительного оборудования.
В 2015 году НАСА запустило проект под названием Growing Beyond Earth. В рамках программы были привлечены сотни учащихся для выращивания семян в среде обитания, аналогичной МКС. Семена, которые хорошо прорастают в классах, затем тестируются в камере Космического центра Кеннеди НАСА. Наиболее преуспевающие отправляются на МКС.
НАСА также протестировало оборудование для размещения будущих садов в условиях микрогравитации. Одно из них — система для производства овощей Veggie, простая камера с низким энергопотреблением, вмещающая шесть растений. Семена выращиваются в небольших тканевых «подушечках», за которыми самостоятельно ухаживают члены экипажа.
Другая система Veggie PONDS, работает с платформой Veggie, но заменяет подушки для семян держателем, который автоматически подкармливает и поливает растения. Advanced Plant Habitat — это полностью автоматизированное устройство, предназначенное для изучения растущих растений способами, требующими лишь минимального внимания экипажа.
В серии экспериментов на борту космической станции, известных как Veg-04A, Veg-04B и Veg-05, выращивали горчицу в различных условиях освещения и сравнивали урожайность растений, питательный состав и уровень микробиоты. В ходе исследования также сравнивались растения, выращенные в космосе, с растениями, выращенными на Земле.
Plant Habitat-04 проанализировал взаимодействие растений и микробов перца чили. Первый урожай, собранный 29 октября 2021 года, был съеден экипажем, а 12 перцев из второго урожая были возвращены на Землю для анализа. Этот эксперимент продемонстрировал, что исследования в области выращивания космических культур находятся на правильном пути, и исследователи планируют применить извлеченные уроки для тестирования других растений.
Эксперимент PESTO показал, что микрогравитация изменяет развитие листьев, растительных клеток и хлоропластов, используемых в фотосинтезе, но в целом не наносит вреда растениям. Ростки пшеницы выросли на 10% выше, чем на Земле.
Исследования роста рассады показали, что сеянцы могут адаптироваться к условиям микрогравитации, модулируя экспрессию некоторых генов, связанных со стрессовыми факторами пространства.
Исследование Plant Gravity Sensing, проведенное JAXA, также показало, как микрогравитация влияет на уровень кальция в клетках растений, что могло бы помочь ученым разработать более эффективные способы выращивания продуктов питания в космосе.
Исследование ADVASC, в ходе которого было выращено два поколения растений горчицы, показало, что семена были мельче, но скорость прорастания близка к нормальной в условиях микрогравитации.
Одной из серьезных проблем при выращивании растений в условиях микрогравитации является обеспечение их достаточным количеством воды. Ученые использовали гидропонный метод обеспечения корней растений водой и воздухом. В исследовании XROOTS были протестированы методы выращивания растений с использованием как гидропоники, так и аэропоники, а не традиционной почвы. Эти методы могли бы обеспечить крупномасштабное выращивание сельскохозяйственных культур для будущих космических исследований.
Растения, подвергшиеся воздействию космического полета, претерпевают изменения, которые включают добавление дополнительной информации к их ДНК, влияющей на то, как гены включаются или выключаются, без изменения последовательности самой ДНК. Этот процесс известен как эпигенетические изменения. Исследователи изучают, могут ли такие адаптации в одном поколении растений, выращенных в космосе, передаваться следующему поколению.
Долгосрочная цель состоит в том, чтобы понять, как эпигенетика способствует адаптивным стратегиям, которые растения используют в космосе, и, в конечном счете, разработать растения, более подходящие для обеспечения продуктами питания будущих миссий.
