Можно ли в космосе выращивать пищу? На Луне можно начинать сельскохозяйственную колонизацию - вода на полюсах есть своя
По официальным прогнозам, к 2050‑му году население Земли перешагнёт роковую отметку в 9,6 миллиарда человек. После этого, согласно исследованию учёных, продовольствия и пресной воды на всех жителей земного шара не хватит. Существует несколько решений этой проблемы: мировая война или масштабная эпидемия, освоение подводных пространств или покорение планет Солнечной системы. Вопрос лишь в том, можно ли в космосе выращивать пищу?
Огород на Луне
Исследования, проведённые по заказу ООН, дают не слишком оптимистические прогнозы. А текущая повестка дня позволяет предположить, что руководители крупнейших государств Запада решили реализовать сразу несколько вариантов. О том, что недавняя всемирная эпидемия, возможно, имеет искусственное происхождение, писали многие СМИ. Вооружённые конфликты по всему миру, вот-вот грозящие перейти в горячую фазу Третьей мировой войны, вызывают самые тревожные мысли. При этом, как установили социологи, чтобы прокормить население Земли к 2100 году, производство продовольствия необходимо увеличить более чем на 60 процентов. России в этом отношении пока опасаться нечего. Населения у нас не так много, а территория страны огромна. Но вот когда в Африке, Азии и Европе начнётся всеобщий голод, их жители неминуемо попытаются вооружённым путём захватить продовольственные ресурсы. И дело тут будет уже не в политике, а в жутком голоде. Эта мотивация очень страшна. Необходимо срочно искать новые возможности, чтобы мирным путём накормить население планеты. Однако по непонятным причинам идея подводных городов, популярная в 1960‑е годы, в наше время канула в лету, а вот космические программы по подготовке к колонизации других планет идут полным ходом.
Естественно, что первой в этой очереди стоит Луна. В ближайшее время на её поверхность для организации баз планируют отправить свои миссии Россия, ЕС, США и Китай. Не будем останавливаться на юридической принадлежности поверхности спутника Земли, на котором давно распроданы все участки. Это вопрос будущих судебных разбирательств. Попробуем понять, возможно ли на Луне выращивание растений, пригодных для питания колонистов, а в перспективе – и экспорта их на Землю. Самое интересное, что развитые страны видят в Луне источник добычи полезных ископаемых, и только лишь китайцы озаботились превращением Луны в гигантскую ферму. А точнее говоря – в огромное картофельное поле. Это не шутка. Соответствующие исследования были проведены в 2019 году во время посадки аппарата «Чанъэ‑4». На спутник Земли был спущен контейнер с несколькими картофелинами, семенами арабидопсиса и яйцами шелкопряда. Задачей эксперимента была возможность установить, смогут ли растения прижиться в лунном грунте – естественно, в огромных искусственных парниках. Личинки шелкопряда должны будут вырабатывать углекислый газ, а растения затем преобразовывать его в кислород с помощью фотосинтеза. Такая вот работающая замкнутая экосистема. Поскольку на Луне гравитация всего 17 процентов от аналогичного показателя на Земле, то на ней можно будет выращивать огромные по размерам овощи. Совсем так, как это описывал Николай Носов в романе «Незнайка на Луне». Но это будет уже не фантастика, а реальность. Кстати, эксперимент китайцев полностью удался.
Картофель, хлопок и рапс взошли. Об этом сообщил глава научных исследований в рамках китайской миссии «Чанъэ‑4». В качестве подтверждения Китайским космическим агентством было опубликовано фото ростков. На практике это означает, что лунные колонисты будут обеспечены пищей, одеждой и маслом. Ну а вода на полюсах Луны есть своя. В общем, можно начинать сельскохозяйственную колонизацию.
Марс ждёт своего Мичурина
Следующим за Луной претендентом на создание земных баз является Марс. Многочисленные советские, затем российские и американские исследования убедительно доказали, что когда-то эта планета мало чем отличалась от Земли. Около четырёх миллиардов лет назад здесь были свои океаны и зелёные материки. Но затем планета по неизвестной причине остыла. Она утратила своё магнитное поле, а вслед за этим солнечный ветер выдул почти всю атмосферу. Так некогда цветущий оазис превратился в пустыню бурого цвета. Не будем углубляться в причины произошедшего и возможность существования на Марсе в прошлом разумной жизни.
Зададимся лучше вопросом, возможно ли восстановить природу на планете. Сегодня разрабатываются программы колонизации Марса, когда под большими куполами будет предпринята попытка воссоздать условия, близкие к земным, а затем засеять поверхность планеты земными растениями. В свою очередь космобиологи хотят провести «великое окисление». По их планам, растения повысят содержание кислорода в атмосфере, из-за чего произойдёт её уплотнение. Следом возникнет парниковый эффект, растают полярные льды – и на Марсе вновь появятся океаны. А там и до появления жизни недалеко.
Это вовсе не фантастические теории, оторванные от реальности. В 2018 году ряд авторитетных научно-популярных изданий опубликовал новость, что радар спутника Mars Express, запущенный Европейским космическим агентством, обнаружил на Марсе жидкую воду. Обширный водоём вблизи Южного полюса располагается на глубине около полутора километров подо льдом, как легендарное озеро «Восток» в Антарктиде. Его размер превышает 20 километров в диаметре. Но главное в том, что это озеро не единственное. Подобных водоёмов на Марсе множество. Теперь земным ботаникам необходимо найти или вывести растение, которое смогло бы свободно произрастать в марсианской почве, богатой солями и металлами.
Марсианские парники
Сначала учёные не могли прийти к единому мнению о том, какое растение могло бы прижиться в марсианской почве. Но после длительных исследований оказалось, что оно существует. Это люцерна. Растение, являющее собой нечто среднее между многолетними травами и полукустарниками. На Земле люцерна распространена в Закавказье, на Кавказе, в Азии, Средиземноморье и Северной Америке. Выжить в марсианской почве люцерна смогла бы. Вопрос лишь в своевременном снабжении её водой.
Учитывая, что вода на Марсе была обнаружена ещё пять лет назад, можно начинать завозить с Земли оборудование для растапливания марсианского льда и сеять люцерну. Дальше начнётся описанный выше процесс насыщения атмосферы Марса кислородом. Да, этот процесс, безусловно, не быстрый. Но когда-то же его нужно начинать. Пока земляне колонизируют Луну, на Марсе могут появиться необходимые условия для заселения планеты. Кстати, учёные из США установили, что при определённых условиях на Красной планете вполне можно выращивать картошку и капусту. Не исключено, что наши внуки будут покупать в магазинах картошку, выращенную на Луне или Марсе, споря, какая из них вкуснее. Так, как мы сегодня сравниваем картофель из Тамбова и Липецка. И это отнюдь не фантазии, взятые с потолка. В США, например, уже несколько лет ведутся исследования возможности выращивания на Марсе сельскохозяйственных культур, пригодных для пропитания колонистов, и транспортировки урожая на Землю. Конечно, когда будут созданы космические корабли, чтобы этот процесс был рентабельным.
Серьёзные исследования в этом направлении провели учёные одного из университетов штата Пенсильвания. Возглавил их астробиолог Эдвард Гинан. Учёный взял грунт, доставленный марсоходом, и организовал самый настоящий космический огород. Грунт, в котором планировалось выращивать овощи и другие растения, на 93 процента соответствовал по составу марсианскому. Даже освещение было организовано таким образом, что высокая доля ультрафиолета в нём была в точности как на Марсе.
Результаты оказались ошеломляющими. Выяснилось, что в марсианском грунте вполне сносно себя чувствуют батат, лук, одуванчики, латук и грунколь, который мы больше знаем под именем кудрявой капусты. Но главное – прижились популярные на Земле морковь и картофель. Их клубни оказались меньше обычных, но были вполне съедобны. Таким образом, можно констатировать, что с голоду марсианские колонисты не умрут. Правда, если люцерна может расти в открытом грунте, то остальные растения – только в парниках. Но их постройка – задача совсем не сложная. Уже сегодня рассматриваются варианты надувных космических теплиц для марсианских миссий.
Плантации на орбите
Впрочем, если говорить о космических плантациях, для того чтобы накормить население Земли, совсем не обязательно лететь к Луне, Марсу или более далёким планетам Солнечной системы и их спутникам. Всё это можно организовать и на орбите Земли. Так, в 2014 году на МКС космонавты вырастили приличный урожай римского салата, который годился в пищу. А несколько лет назад китайцы успешно провели эксперимент по выращиванию в космосе высокостебельного риса. Создать искусственные космические объекты для посадки овощей на орбите вполне под силу современным учёным. Вопрос лишь в стоимости и целесообразности создания таких объектов. Но если встанет вопрос о необходимости дополнительных площадей для выращивания пищи для землян, то этот проект имеет право на существование. Благо места в космосе хоть отбавляй.
Надо сказать, что эта идея самая быстрореализуемая, а работы в этом направлении ведутся, начиная с 1960‑х годов. Ещё К. Э. Циолковский писал в своём труде «Цели звездоплавания» о способах сооружения сельскохозяйственных плантаций на орбите Земли и на Марсе. Позднее, в 1962 году, Сергей Павлович Королёв также заявлял о необходимости начала разработки «оранжерей по Циолковскому». Главный конструктор ОКБ‑1 уже в то время планировал работы по борьбе за космические урожаи. Планы не разошлись с делами. На орбитальной станции «Салют‑4» А. Губарев и Г. Гречко успешно вырастили стебли гороха. Там же в 1974 году была создана первая установка с названием «Оазис» по культивированию растений в невесомости. Причём росли культуры не в почве, как на Земле, а в специальной пропитанной марле. Кроме гороха сеяли лук. Его стрелки в условиях невесомости достигали 10–15 сантиметров.
Но самые масштабные исследования в этом вопросе были проведены на орбитальной станции «Мир» в 1990–2000‑х годах. Наши космонавты в космических оранжереях «Лада» и «Лада‑2» выращивали редис, пшеницу и различные салаты. Рост давали даже семена второго поколения, то есть полученные в космосе. Таким образом взошла дикая капуста. Получается, что наши космонавты научились выращивать на орбите овощи и злаки за несколько десятилетий до китайцев, которые сегодня подают свои успехи в этом направлении как мировую сенсацию.
Засеем метеориты
Надо сказать, что земные исследователи настолько заинтересовались возможностью выращивания растений в космосе, что даже провели специальный эксперимент в метеоритном грунте. В 2014 году популярный биолог Майкл Маутнер размолол в порошок метеорит средних размеров, а затем засеял эту своеобразную почву спаржей с картофелем. Результат был положительный. Получается, что даже крупные метеориты можно использовать как сельскохозяйственные плантации. Правда, одной «почвы» мало. Нужны ещё вода и парники.
Похожий эксперимент с марсианской почвой провели в 2013 году ботаники Голландии. У них также всё прошло успешно. Агрономы получили урожай помидоров, редиса, гороха и ржи. А вот американский астронавт Дон Петтит на борту МКС и вовсе предался любимому хобби по разведению различных растений. Его космическое садоводство подарило обитателям станции урожай цуккини, брокколи и подсолнуха. Причём экстравагантный астронавт даже вёл блог от имени цуккини – «Дневник космического цуккини», который был впоследствии опубликован.
Подводя итог, можно отметить, что сегодня есть все возможности для развёртывания на орбите планеты масштабных космических оранжерей для выращивания сельскохозяйственных культур. Несколько сложнее обстоит дело на Луне. Создание же «картофельных полей» и «яблоневых садов» на Марсе – дело не сегодняшнего, а завтрашнего дня. Но реальность этих планов никем не ставится под сомнение. Человечество может спать спокойно. Космические биологи своё дело знают хорошо. Недалёк тот день, когда продовольствие для нужд землян будет выращиваться на орбите планеты и ближайших к Земле космических объектах.
Дмитрий СОКОЛОВ
Источник: «НиР» № 12, 2023
На фото: Первый урожай редиса на МКС