Ноябрь айында НАСАнын Артемис 1 миссиясынын Айга учуруусу адамдардын бир күнү биздин эң жакын планеталык кошунабыз Марска баруусуна алып келе турган саякаттагы дагы бир кадамды белгиледи. Адамдын миссиясы бара-бара бир нече робот-космостук аппараттардын артынан ээрчийт, алардын эң акыркысы 2021-жылдын февралында кызыл планетага Perseverance роверинин конуусу болгон. Адамдардын Марска сапарлары үчүн көптөгөн технологиялык маселелер чечилиши керек. Алар күн радиациясынан коргоо жана экипаждын ден соолугу, анын ичинде аш болумдуу тамак-аш менен кантип камсыз кылуу. Акыркыны изилдеп жаткан көптөгөн эксперттер үчүн негизги маселе – бул тоңдурулган кургатылган тамак-ашты тынымсыз керектөөдөн келип чыккан жашыруун кемчиликтерди кантип болтурбоо. Жаңы тамак-аштын болушу, албетте, ден соолук жана психологиялык жактан чоң артыкчылык болот, бул үчүн жол боюнда өсүмдүктөрдү өстүрүү жана жыйноо керек болот. Бул макалада, жазуучулар тамактануу, медициналык жана психологиялык пайдасы жана терең космосто өсүмдүктөрдү өстүрүү мүмкүн болгон ыкмалары менен байланыштуу учурдагы маалыматтарды жана изилдөөлөрдү карап чыгуу.
НАСАнын маалыматы боюнча, узак космостук учууларда беш негизги коркунуч пайда болот: космостук радиация, обочолонуу жана чектөө, Жерден алыстык, аз тартылуу жана космостук кеменин душмандык жана жабык чөйрөсү. Тирүү өсүмдүктөр жана жаңы өстүрүлгөн тамак-аш бул үчөөнү колдоодо чоң роль ойношу мүмкүн: тамактануу, медициналык муктаждыктар жана экипаждын психологиясы.
азыктануу
Космостук миссиялар үчүн берилүүчү тамак-аштын тең салмактуулугу экипаждын ден соолугунун чың болушу үчүн узак жолду камсыз кылуу үчүн эң сонун ылайыкташтырылган болушу керек.
Космостук миссиялар үчүн берилген азык-түлүк балансы ден соолукта узак жолду камсыз кылуу үчүн экипаж үчүн эң сонун ылайыкташтырылган болушу керек. Жерден азыктарды жеткирүү кыйын болгондуктан, туура тамактанууну жана анын так формасын аныктоо маанилүү максат болуп саналат.
Негизги аш болумдуу заттардын жетишсиздигинен качуу эң айкын маселе жана НАСА тарабынан тамак-ашка болгон деталдуу муктаждыктар изилденген. Бирок азыркы космостук тамак-аш "системасынын" көбү жетишсиз экени далилденген. Тактап айтканда, тамак-ашты узак мөөнөткө сактоо А, В1, В6 жана С витаминдеринин бузулушун шарттайт.
Космонавттар үчүн орточо салмак жоготуу микрогравитацияда 2.4 күндө 100 пайызды түзөт, ал тургай катуу каршылык көрсөтүүчү көнүгүү каршы чаралар менен. Космонавттар ошондой эле калий, кальций, D витамини жана К витамининин жетишсиздигинен жапа чегип жатканы далилденген, анткени берилген тамак-аш аларга күнүмдүк керектөө талаптарын канааттандырууга мүмкүндүк бербейт.
Өсүмдүктөрдүн курамында табигый түрдө витаминдер жана минералдар бар жана жаңы тамак-ашты дароо керектөө сактоо көйгөйүнөн алыс болмок. Ошондуктан аларды керектөө тоңдурулган кургатылган тамак-ашка сонун кошумча болот.
Космонавт Скотт Келли өлүп жаткан космостук циннияларды МКСда ден соолугуна кайтарды. Ал Жердин фонунда Куполадагы гүлдөрдүн букетин сүрөткө тартып, сүрөттү 2016-жылы Валентин күнүнө карата Instagram баракчасына бөлүшкөн.
дары
Витаминдер жана минералдардан тышкары, өсүмдүктөр көптөгөн ар кандай экинчилик метаболиттерди синтездейт. Бул кошулмалар ден соолук көйгөйлөрүнүн алдын алуу үчүн чоң жардам бере алат. Мисалы, фолат ДНКны оңдоого катышат, бирок анын талаптары учуу күндөрүнүн 64 пайызында гана аткарылат. Теломерлер, хромосомалардын аягы, узак учуу учурунда олуттуу түрдө өзгөрөрү далилденгендиктен, жаңы өсүмдүктөр аркылуу фолий қышқылын кошуу генетикалык картаюуну жана рактын пайда болушун азайтууга жардам берет.
Башка мисалдардын арасында каротиноидге бай жашылчалар микрогравитациядан улам көздүн бурмаланышынын алдын алат, ал эми кургатылган кара өрүк диетасы радиациядан улам сөөктүн жоголушун алдын алууга жардам берет. Көптөгөн өсүмдүктөрдүн курамында антиоксиданттар бар, алар адамдын ДНКсын радиациядан келип чыккан мутациялардан коргоого чоң жардам берет. Бирок, өсүмдүк диетасы жетишсиз жана астронавттарды радиациядан коргоо үчүн башка чечимдерди иштеп чыгуу керек.
психология
Витаминдер менен минералдардан тышкары өсүмдүктөр көптөгөн ар кандай экинчилик метаболиттерди синтездейт
Ичинен обочолонуу жана аралык астронавттардын психикалык саламаттыгына олуттуу оорчулук келтире тургандыктан, тамактануу маанайды көтөрүүчү эң маанилүү мезгилдердин бири. Ар бир тамакта тоңдурулган кургатылган тамактарды жеш менюнун чарчоосун жаратат жана астронавттар убакыттын өтүшү менен азыраак тамактанышат. Жаңы тамак-ашты жеп, бул чарчоону азайтат, ошондой эле форма жана текстура боюнча ар түрдүүлүктү камсыз кылат.
Экипаждын психикасына пайдалуу дагы бир иш - багбанчылык. Өсүмдүктөрдү өстүрүү абдан пайдалуу таасирге ээ экени далилденген, анткени ал астронавттарга Жердин бир бөлүгү менен саякаттоо сезимин бере алат. Кээ бир изилдөөлөр эң пайдалуу психологиялык таасири бар өсүмдүктөрдү табууга аракет кылышкан, анткени алар экипаждын психикалык саламаттыгы үчүн абдан маанилүү фактор болушу мүмкүн. Мисалы, кулпунай күч жана өзүн-өзү сыйлоо сыяктуу оң психологиялык жоопторду жакшыртат, депрессияны жана стрессти азайтат, ал эми кориандр уйкунун сапатын жакшыртат.
Ошентип, өсүмдүккө негизделген космос чарбасы тамактануу, психологиялык жана медициналык деңгээлде кызыктуу. Бирок, бөлмөнүн жоктугу жана өзгөчө өсүү шарттары өсүмдүктөрдүн санын жана тандоону чектейт.
Колдонулуучу өсүмдүктөрдүн чыныгы тандоосу изилденген критерийлерге жана жактырылган талаага (тамактануу, психология жана медицина) жараша өзгөрөт. Узак сактоо мөөнөтү бар кээ бир өсүмдүктөр буудай же картошка сыяктуу ыңгайлуу болушу мүмкүн, бирок керектөөнүн алдында бышыруу зарылчылыгы бар. Көңүл бура турган дагы бир фактор - бул өсүмдүктөрдүн тукум улоо системасы жана чаңдашуу режими, анткени жаныбарларга (мисалы, курт-кумурскаларга) жол берилбейт.
Космос мейкиндигинде өстүрүлө турган потенциалдуу өсүмдүктөрдүн тизмеси түзүлдү, алардын айрымдары буга чейин бортто өстүрүлгөн. Авторлор тамактануу жана агрономиялык критерийлерди аларды тандоонун куралы катары тандашкан. Ошентип, психологиялык таасирлер үчүн бирден (мин) төрткө (макс) чейинки маани өсүмдүктүн же жегенге жарамдуу өсүмдүк бөлүгүнүн даамына жана көрүнүшүнө таандык болгон.
Космостогу узак миссиялар үчүн ылайыктуу азыктык, медициналык, агротехникалык жана психологиялык өзгөчөлүктөрү менен ар кандай өсүмдүктөрдүн таблицасы.
Космостук кемеде өсүмдүктөрдү өстүрүү
Космос өсүмдүктөр үчүн стресстин эки негизги булагы болуп саналат: космостук нурлануу жана микрогравитация.
Радиация өсүмдүктөрдүн өсүшүнө терс таасирин тийгизет жана генетикалык мутациялардын коркунучун жогорулатат, ошондуктан өсүмдүктөрдү радиациядан коргоо приоритеттүү болушу керек. Нурланууну коргошун жана/же суу калканчтары менен кармап турууга болот, бирок бул орбитага жайгаштыруу үчүн кошумча массаны билдирет. Локхид Мартиндин Марс базалык лагеринен (2018) келип чыккан жакшы чечим - күйүүчү май сактоочу жайды радиациялык калкан катары колдонуу.
Микрогравитация, тескерисинче, өсүмдүктүн өсүшүнө олуттуу зыян келтирбейт, бирок аны жайлатышы мүмкүн. Бирок өсүмдүктүн реакциясы түргө жараша айырмаланат, анткени микрогравитация өсүмдүктүн геномунун экспрессиясына таасир этет. Микрогравитацияда өсүмдүктөр жылуулук шок гендери сыяктуу стресске байланыштуу гендерди көбүрөөк экспрессиялап, стресске байланыштуу протеиндерди өндүрүүнү көбөйтө турганы аныкталган. Мындан тышкары, үрөндөр метаболиттердин ар кандай концентрациясына ээ жана өнүп чыгуусун кечеңдеткен.
Микрогравитация өсүмдүктүн микрочөйрөсүнө да таасирин тийгизет, мисалы, атмосферанын кыймылсыздыгы, адаттан тыш атмосфералык составды түзүү жана сугаруудагы кыйынчылык (колдоо менен же колдоосуз). Космос мейкиндигинде аба конвекциясы жок, андыктан өсүп жаткан станция жетиштүү желдетилбесе, өсүмдүк чыгарган газ анын бетинде калат. Өсүмдүктөрдүн жалбырактарынын айланасында газ түрүндөгү этилендин топтолушу жалбырактын анормалдуу өнүгүшүнө алып келери далилденген. Башка газдар, мисалы, көмүр кычкыл газы, космостук кемеде жогорку концентрацияда, кээ бир өсүмдүктөр үчүн өлүмгө алып келиши мүмкүн. Ошол эле көйгөй өсүмдүктөрдү сугаруу үчүн пайда болот, ошондуктан тамырларды чөктүрбөй турган ыкманы иштеп чыгуу керек болот.
Заводдун космостук чөйрөгө реакциясын баалоо кыйыныраак. Ал чөйрөнүн кээ бир аспектилери, мисалы, чектелген мейкиндик, биздин тандообузду эргежээл сортторго бурушу мүмкүн. Бирок, өсүмдүктүн микрогравитацияга реакциясы сыяктуу кээ бир башка аспектилери түрлөргө жана сортторго жараша өзгөрүп турат. Эксперименттерди улантуу керек болсо да, белгилүү бир сандагы өсүмдүктөр буга чейин сыналган жана мейкиндикте өсө алат деп сүрөттөлгөн жана биз аларды негиз катары колдоно алабыз.
Космонавттардын бардык аш болумдуу муктаждыктарын камтыган өзүн-өзү актоочу өсүмдүк камерасын иштеп чыгуу ондогон жылдарга созулушу мүмкүн, бирок кошумча чаралар катары чакан камераларды колдонуу экипажга витаминдердин жана азыктандыруучу заттардын жетишсиздигинен (таңгакталган тамак-ашта өзгөртүлгөн) жана диетанын чарчоосун азайтууга жардам берет.
Марк Ванде Хей, Шейн Кимбро, Томас Пескет, Акихико Хошиде жана Space X Crew-02нин Меган МакАртур 2021-жылы ISSте кызыл жана жашыл чили калемпирин чогултуп, Plant-Habitat 04 изилдөөсү үчүн сүрөткө түшүштү.
Биорегенерациялык жашоону колдоо системасы
Ар бир тамакта тоңдурулган кургатылган тамактарды жеген меню чарчоону жаратат жана астронавттар убакыттын өтүшү менен азыраак тамактанышат.
Космостук кемеде бөлмө чектелген. Демек, миссиянын ийгилиги колдонулган заттарды кайра иштетүүгө жарамдуу затка айланта алган Жашоону колдоо системаларына (LSS) киргизилген регенеративдик системалардан көз каранды. Эл аралык космос станциясында (ЭКС) орнотулган Айлана-чөйрөнү көзөмөлдөө жана жашоону колдоо системасы (ECLSS) көмүр кычкыл газын жана заараны кайра иштетүү аркылуу кычкылтек менен сууну өндүрөт; узак космос учушлары учин шейле система герек болар.
Биорегенеративдик LSS (BLSS) идеясы 1960-жылдары тамак-аш өндүрүшүн жана калдыктарды (мисалы, заңсыз заттарды) ECLSSке кайра иштетүүнү камтыган. Бактериялар жана балырлар менен BLSS катуу калдыктардагы азотту кайра иштетүү үчүн, өсүмдүктөр сиңире турган органикалык азоттун жарактуу формасына айлантуу үчүн колдонулушу мүмкүн. Бул принцип боюнча эксперимент - Микро Экологиялык Жашоону колдоо Системасы (MELiSSA) - 1990-жылдардан бери Европалык Космос агенттиги тарабынан иштелип чыккан жана жүргүзүлүп келет.
Бирок, биз BLSSке жогорку өсүмдүктөрдү кошкондуктан, биз алардын экологиялык контролдун башка технологиялары менен интеграциясын изилдөөбүз керек, бул жаңы чакырык. Бул кичинекей азык-түлүк өсүмдүктөрүн өндүрүү системаларынын баасын жана туруктуулугун аныктоо чоңураак BLSSке карай өнүгүү үчүн маанилүү маалымат берет.
Кеуектүү түтүк өсүмдүктөрүнүн өсүү агрегатынын экинчи конструкциясынын схемасы.
Өсүмдүктөрдүн өсүү камерасын иштеп чыгуу
Өсүмдүктөрдү өстүрүү үчүн гидропоникалык системаны колдонуу жагымдуу мүмкүнчүлүк, анткени ал топуракка окшош системага таянбастан, сууда өсүмдүктөрдү өстүрөт. Акыркысы космостук кемеге салмак кошот жана бөлүкчөлөрдүн айланасында калкып кетүү коркунучу бар, бул эки аспектиси аны зыяндуу кылат. МКСда орнотулган Advanced Plant Habitat (APH) арцилит жана жай бөлүүчү жер семирткичти камтыган тамыр модулуна киргизилген тешиктүү түтүк сугаруу системасы бар гидропоникалык системаны колдонуу менен эргежээл буудайдын түрүн өстүрдү.
Бригаданын багбанчылык иш-терин жецилдетуу жана есумдуктердун оптималдуу шартта есушун камсыз кылуу учун айыл чарба есумдуктерунун маданий циклине компьютер аркылуу толук контролдук кылуу керек. Мындай мониторинг системасы 2018-жылы Антарктидада сыналган. Айыл чарба өсүмдүктөрүн өстүрүү үчүн жарым-жартылай автоматташтырылган системаны колдонуу экипаждын космостук кемеде өсүмдүктөрдүн болушунан (аларды манипуляциялоо жолу менен) пайда көрүшүн камсыздайт жана айыл чарба маселеси өтө көп убакытты талап кылбайт. Чынында эле, өсүмдүктөрдү өстүрүү үчүн керектүү бөлмө али так аныктала элек жана мейкиндикке окшош чөйрөлөрдөгү бир нече эксперименттер (HI-SEAS сыяктуу) бул иш узакка созулушу мүмкүн экенин көрсөттү.
Өсүмдүктөрдү өстүрүү абдан пайдалуу таасирге ээ экени далилденген, анткени ал астронавттарга Жердин бир бөлүгү менен саякаттоо сезимин бере алат.
Акырында, НАСАнын 2014 м² өсүүчү аянтты камсыз кылган Жашылча өндүрүү системасы же Вегги (0.11-жылы ишке киргизилген) космостук кеменин бортунда колдонула турган өсүмдүктөрдү өстүрүүчү бирдиктин эң сонун үлгүсү болуп саналат, анткени ал буга чейин сыналган. ISS. Жарык талаптары боюнча, LED эки түрдүү толкун узундуктары менен колдонулат: кызыл (630 нм) жана көк (455 нм) өсүмдүктөр бул толкун узундуктарынын астында эффективдүү өсөт. Өсүмдүктүн табигый түсүн берүү үчүн, ошондой эле ооруларды аныктоону жеңилдетүү жана экипаждын Жерди эсине салуу үчүн жашыл LED да керек болушу мүмкүн.
Мизуна (жапон капустасы), кызыл ромен салат жана Токио бекана (кытай капустасы) МКСдагы Veggie бирдигинде өстүрүлгөн.
Космостук шарттар адамдар үчүн да, өсүмдүктөр үчүн да стрессти жаратат, ошондуктан космостук кемелерде өсө ала турган өсүмдүктөрдүн дизайны азыркы учурда изилденип жаткан астронавттардын тажрыйбасынын айрым стресстерин жеңилдетүүгө жардам берет.
Өсүмдүктөрдүн стресстик реакцияларына катышкан гендер аныкталган, бирок ал таасирлерди азайтуу же жумшартуу үчүн окумуштуулар бар гендердин экспрессиясын өзгөртүүгө же геномдорго космостук адаптация гендерин кошууга муктаж. Буга генди редакциялоонун жардамы менен жетишүүгө болот жана айрым талапкер гендер атайын аныкталган жана изилденген. Мисалы, ARG1 (Altered Response to Gravity 1), жер бетиндеги өсүмдүктөрдүн тартылуу реакцияларына таасир этээри белгилүү ген, космоско учуу адаптациясына байланыштуу 127 гендин экспрессиясына катышат. Космостук учууда экспрессияга кабылган гендердин көбү Arg1ге көз каранды экени аныкталды, бул гендин дифференциацияланбаган клеткалардын космоско учууга физиологиялык ыңгайлашуусунда чоң роль ойнойт. HsfA2 (Hat Shock Factor A2) космоско учуу адаптациясына олуттуу таасирин тийгизет, мисалы, крахмал биосинтези аркылуу. Максаты - стрессти пайда кылуучу гендерди бузуу жана пайдалуу гендерди жайылтуу.
Радиация, перхлорат, эргежээлдик жана муздак температура менен байланышкан гендер сыяктуу космоско адаптация гендери деп аталган башка гендер изилдөөгө арзыйт, анткени алар өсүмдүктөрдүн космостун катаал шарттарына туруштук берүүгө жардам берет. Мисалы, гипер туздуу чөйрөгө ыңгайлашкан микроорганизмдер УК каршылык жана перхлораттык туруктуулук үчүн гендерге ээ. Көптөгөн эргежээл сорттор (мисалы, буудай) МКСда өстүрүлгөн жана НАСАнын Veg-05 экспериментинин бир бөлүгү катары МКСда эргежээл алча помидору "Кызыл Робин" өстүрүлүшү мүмкүн.
Ошондой эле космонавттардын ден соолугу үчүн заводдорду долбоорлой алабыз. Пайдалуу кошулмалардын топтолушуна көмөктөшүү, калдыктарды азайтуу үчүн бүт денеге жегенге жарамдуу өсүмдүктөрдү жасоо же космонавттарга космостун терс таасирине каршы дарыларды өндүрүү үчүн өсүмдүктөрдү долбоорлоо - өсүмдүктөрдү экипаж үчүн пайдалуу кылуунун мүмкүн болгон жолдору.
Картошка өсүмдүктөрүндө бүт денеге жегенге жарамдуу жана элиталык өсүмдүк (WBEEP) стратегиясы колдонулган, алардан соланинди алып салуу менен картошканын сабактары жана жалбырактары жегенге жарайт. Анын өндүрүшүнө бөгөт коюу үчүн, же аны өндүргөн гендер генди оңдоо жолу менен үнүн басышат же мутацияланат. Бул WBEEP картошкасын түзүүнүн артыкчылыктары бар, анткени ал оңой өстүрүлүүчү өсүмдүк, ал энергиянын жакшы булагы жана мейкиндик сыяктуу татаал шарттарда өсө алгандыгы далилденген. Адам организминин аш болумдуу заттарга болгон керектөөсүн толук канааттандыруу үчүн өсүмдүктөр да бекемделген.
Радиация өсүмдүктөрдүн өсүшүнө терс таасирин тийгизет жана генетикалык мутациялардын коркунучун жогорулатат, ошондуктан өсүмдүктөрдү радиациядан коргоо приоритеттүү болушу керек.
Микрогравитацияда астронавттардын ден соолугу үчүн негизги маселелердин бири сөөк тыгыздыгын жоготуу болуп саналат. Биздин сөөктөр ар дайым өсүү жана резорбция ортосунда тең салмактуу болуп, сөөктөрдүн жаракатка же көнүгүүдөгү өзгөрүүлөргө жооп беришине шарт түзөт. Микрогравитацияда убакыт өткөрүү бул тең салмактуулукту бузуп, сөөктөрдү резорбцияга бурат, ошондуктан астронавттар сөөк массасын жоготот. Муну паратироид гормону же PTH деп аталган дары менен дарыласа болот, бирок ал үзгүлтүксүз инъекцияларды талап кылат жана жарактуулук мөөнөтү өтө кыска, бул узак космостук учуулар үчүн көйгөй жаратат. Ошондуктан, PTH өндүргөн трансгендик салат жасалды.
Космосто өсө ала турган жана астронавттар үчүн колдонула турган өсүмдүктөрдү долбоорлоо изилдөөнүн алгачкы баскычында. Бирок анын перспективалары абдан келечектүү жана бардык ири космостук агенттиктер тарабынан изилденип жатат. Космостун жагымсыз чөйрөсүндө өсүмдүктөрдүн өсүү камерасын куруу дагы эле эмгекти талап кылат. Кыйынчылыктардын бири BLSSтин биорегенеративдик бөлүгүн буга чейин бар LSSке кошуу болот. Дагы бир кыйынчылык - космостук шарттарга туруштук берүү жана олуттуу түшүм берүү үчүн бортто өстүрүлө турган өсүмдүктөрдү жакшыраак тандоо зарылдыгы. Бирок өсүмдүктөрдүн селекциясында билимдин жайылышынын аркасында тандалган өсүмдүктөрдүн генин оңдоо аларды космостук шарттарга андан ары ыңгайлаштырууга жана экипаждын тамактануу жана ден соолук муктаждыктарын канааттандырууга мүмкүндүк берет.
Булак: https://room.eu.com