По мере того, как государственные и частные предприятия стремятся к возвращению на Луну и первым шагам человека на Красной планете, особое внимание уделяется поддержанию жизни и продуктивности людей в этих экстремальных условиях. Растения, и особенно культурные растения, будут основным компонентом предлагаемых регенеративных систем жизнеобеспечения, поскольку они обеспечивают питание, кислород, очищают от углекислого газа и помогают в рециркуляции воды — все в самовосстанавливающейся или «биорегенеративной» манере.
Без сомнения, растения необходимы для любой достаточно продолжительной (по времени и расстоянию) миссии человека по исследованию космоса. В этой области было проведено большое количество исследований — исследований, которые не только продвинули сельское хозяйство в космосе, но и привели к большому количеству достижений на Земле (например, светодиодное освещение для теплиц и вертикальных ферм; новые семена способы размножения картофеля и др.)
Недавняя статья доктора Рэймонда М. Уиллера из Космического центра Кеннеди НАСА, теперь доступная в открытом доступе в журнале Open Agriculture, содержит информативный и исчерпывающий отчет о различных международных исторических и текущих вкладах в биорегенеративное жизнеобеспечение и использование сельского хозяйства с контролируемой средой для освоения человеком космоса. Охватывая большинство основных разработок международных команд, он связывает часть этой работы с передачей технологий, которая оказывается полезной здесь, на Земле.Идея использования растений для поддержания жизни и продуктивности людей в космосе не нова как с точки зрения концепции, так и с точки зрения научных исследований.
В статье рассматривается значительная часть исторических международных исследований, которые станут основой для многих торговых исследований и планов разработки миссий по использованию искусственных экосистем в космосе.Исследования в этой области начались в 1950-х и 60-х годах благодаря работам Джека Майерса и других, которые изучали водоросли для производства кислорода и удаления углекислого газа для ВВС США и Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА). Исследования по производству водорослей и сельскому хозяйству с контролируемой средой также проводились российскими исследователями в Красноярске, Сибирь, начиная с 1960-х годов, включая тесты с человеческими командами, воздух, вода и большая часть их пищи были обеспечены пшеницей и другими культурами.
НАСА инициировало свою Программу контролируемых экологических систем жизнеобеспечения (CELSS) в начале 1980-х годов с тестирования, направленного на контролируемое экологическое производство пшеницы, сои, картофеля, салата и сладкого картофеля. Результаты этих исследований позволили провести испытания в закрытой с атмосферой камере площадью 20 м2, расположенной в Космическом центре Кеннеди.Примерно в то же время японские исследователи создали закрытые экологические эксперименты (CEEF) в префектуре Аомори для проведения исследований закрытых систем с использованием растений, людей, животных и систем переработки отходов.
CEEF имел 150 м2 площади для выращивания растений, что обеспечивало почти полноценный рацион наряду с регенерацией воздуха и воды для двух людей и двух коз.Проект Европейского космического агентства MELiSSA начался в конце 1980-х годов и преследовал экологические подходы к обеспечению повторного использования газа, воды и материалов для поддержания жизни в космосе, а затем был расширен за счет заводских испытаний.Канадская группа исследователей из Университета Гвельфа в 1994 году открыла исследовательский центр для исследования космических культур. Всего несколько лет спустя они продолжили разработку сложных камер для выращивания гипобарических растений в масштабе купола для тестирования сельскохозяйственных культур в космосе, и с тех пор расширили свои возможности. тестирование по широкому кругу тем, касающихся сельского хозяйства с контролируемой средой.
Совсем недавно группа из Университета Бейхан в Пекине спроектировала, построила и испытала закрытый объект жизнеобеспечения (Лунный дворец 1), который включал в себя сельскохозяйственный модуль площадью 69 м2 для производства воздуха, воды и продуктов питания для трех человек.В результате этих международных исследований в области космического сельского хозяйства были получены новые технологии и открытия; это включает в себя первое использование светоизлучающих диодов для выращивания сельскохозяйственных культур, одну из первых демонстраций вертикального сельского хозяйства, использование гидропонных подходов для подземных культур, таких как картофель и сладкий картофель, урожайность сельскохозяйственных культур, которая превысила зарегистрированные рекордные урожаи на полях, возможность количественного определения летучих органических веществ. производство компаундов (например, этилена) из целых насаждений, инновационные подходы к контролю подачи воды, подходы к переработке и переработке отходов обратно в системы растениеводства и многое другое.
Тема «Сельское хозяйство для космоса» внесла свой вклад в развитие наземного сельского хозяйства с контролируемой окружающей средой и извлечет из этого пользу и будет продолжать делать это в будущем. По-прежнему существует множество технических проблем, но растения и связанные с ними биологические системы могут и будут основным компонентом систем, которые поддерживают жизнь людей, когда мы обосновываемся на Луне, Марсе и других местах.По словам доктора Гэри В. Статте, главного исследователя НАСА в нескольких космических экспериментах, направленных на выращивание растений в условиях микрогравитации:"Доктор Рэй Уиллер написал убедительную и полную историю людей, которые посвятили свою карьеру колонизации космоса. Основываясь на своем глубоком понимании разработанных программ, задействованных людей и достигнутого прогресса, можно выделить достижения и вклад ученый и инженеры со всего мира, чтобы воплотить в жизнь концепцию освоения космоса, он подробно описывает проблемы, задачи, результаты и вклад программ, а также показывает, как они принесли пользу Земле и космосу.
В обзоре подчеркивается, что ответы будут достигнута не через провозглашение, а через сотрудничество между странами, сотрудничество между людьми и постоянную приверженность со стороны институтов. Его статью следует обязательно прочитать всем, у кого есть хотя бы мимолетный интерес к космическому сельскому хозяйству ».