НАСА завершило планирование и готово к работе. Люди скоро вернутся на Луну — на этот раз на пилотируемой базе. Но если этот проект увенчается успехом, астронавты должны иметь возможность выращивать себе еду. Норвежские исследователи делают это возможным.

Лунная «почва», или реголит, как его называют геологи, представляет собой порошок, в котором трудно выращивать растения. Как будто этого было недостаточно, Луна характеризуется температурами, которые могут достигать 200 градусов днем ​​и опускаться до минус 183 градусов ночью.

Так считает исследователь SINTEF Галина Симонсен. Однако, несмотря на это, Симонсен и ее коллеги, работающие в рамках международного проекта LunarPlant, который возглавляют Социальные исследования НТНУ и Центр междисциплинарных исследований в космосе (ЦИРиС), считают, что выращивать пищевые растения можно будет на Луне.

Решение этой задачи требует рационального использования имеющихся ресурсов в сочетании с достаточным освещением и искусственной атмосферой. Также необходимо найти замену плодородной почве.

«Возможно, вы уже слышали о гидропонике», — говорит Симонсен. «Это метод выращивания растений в воде, что вполне возможно, если вода содержит достаточное количество питательных веществ. Использование этого метода необходимо для успеха этого проекта», — объясняет она.

Сколько воды на Луне?

«Данные радара показывают, что полярные области Луны содержат более 600 миллиардов килограммов льда, — говорит Симонсен. — Этого достаточно, чтобы заполнить около 240 000 олимпийских бассейнов. Это намного меньше, чем у нас на Земле, но этого будет достаточно чтобы позволить людям поддерживать определенный уровень активности. Лед будет таять, чтобы образовать воду, которая будет использоваться для выращивания пищевых растений », — объясняет она.

Однако выращивание растений в воде требует, чтобы вода содержала достаточное количество питательных веществ. «Удобрение», которое будет использоваться на Луне, фактически будет предоставлено самими астронавтами в виде человеческих отходов — их мочи. Потому что этот проект основан на круговом использовании ресурсов.

Именно здесь появляется термин «жидкое золото». Любители садоводства из числа читателей-Близнецов знают, что так называется моча, разбавленная водой. Многие клумбы расцвели благодаря более чем нескольким каплям «жидкого золота». Однако обычно не рекомендуется использовать мочу в качестве удобрения для растений, предназначенных для потребления человеком. Одной из задач этого проекта является выяснить, как мы можем безопасно использовать этот ресурс.

«Барьеры, связанные с использованием мочи в качестве удобрения, включают строгие правила, регулирующие использование отходов жизнедеятельности человека при выращивании пищевых растений», — объясняет Симонсен. «Кроме того, обращение с человеческой мочой, как правило, неприятно в сочетании с запахом и тем фактом, что она выделяет долгоживущие органические токсины из окружающей среды и микроэлементы», — говорит она.

Растения, выращенные в «жидком золоте», должны быть тщательно и точно проанализированы, чтобы мы могли определить безопасные пороговые значения с целью одобрения их использования в качестве источника пищи. Кроме того, сами растения должны содержать достаточное количество питательных веществ.

«Возможно, из лунного реголита (лунной почвы) можно извлечь некоторые питательные вещества для роста растений», — говорит Симонсен. «Но они несколько скудны. Моча может обеспечить вас азотом, калием и фосфором. Если вы выращиваете салатные растения, вы также можете выращивать другие съедобные растения, которые могут помочь в регулировании как качества воды, так и баланса питательных веществ в системе», — сказала она.

Земля? Мы находим только настоящие почвы на Земле

Еще одним аспектом проекта LunarPlant является почва. Или, если быть точнее в случае с луной, отсутствие почвы. Почва на Земле не только обеспечивает питательные вещества — это также среда обитания, в которой «живут» растения.

«Мы пытаемся выяснить, как заставить растения расти без разрушения», — говорит Симонсен. «Это включает в себя определение среды для выращивания, которая позволяет растениям развивать корневую систему , обеспечивающую им достаточную поддержку», — говорит она.

Чтобы стоять прямо, растения предпочитают иметь что-то твердое, в чем можно вонзить свои корни. В настоящее время минеральная вата используется некоторыми гидропонными садоводами. Но минеральная вата не является устойчивым материалом, по крайней мере, на Луне.

«Отправка минеральной ваты на Луну может стоить до 20 миллионов норвежских крон за килограмм», — объясняет Симонсен. «По этой причине важно, чтобы мы могли использовать полностью круглый материал. Он должен быть легким и многофункциональным. Другими словами, материал, который можно использовать не только в качестве среды для выращивания, но и для других целей». она говорит.

Итак, в сотрудничестве с центром технических исследований VTT в Финляндии исследователи разработали субстрат, который действует как поддерживающий воротник для растущих растений.

Субстрат фактически представляет собой альтернативу почве и минеральной вате на основе целлюлозы. Целлюлоза производится растениями или, точнее, из растительных отходов. Подложку можно использовать в качестве изоляционного материала для безопасной транспортировки жизненно важного и чувствительного оборудования, которое необходимо доставить с Земли на Луну. По прибытии его можно повторно использовать в качестве среды для выращивания.

До сих пор результаты были многообещающими.

«Мы наблюдаем, что субстрат не распадается в водной среде для выращивания. Его компоненты также безопасны для растений и не содержат каких-либо химических веществ, которые могут оказать негативное влияние на рост растений или безопасность пищевых продуктов», — говорит Симонсен.

Но есть ли у системы ограничения?

«Да», — отвечает Симонсен. «Его применение ограничено только определенными видами растений. Лишь некоторые растения можно выращивать гидропоникой, например помидоры, огурцы, клубнику и салатные овощи. Другие, такие как корнеплоды, нельзя выращивать с помощью этого метода», — объясняет она.

Учимся у нефтяной отрасли

Таким образом, субстрат имеет важное значение, но также важно знать, как ведет себя содержащаяся в нем вода. Например, некоторым растениям не нравится, когда «слишком промокают ноги».

«Вода не должна застаиваться», — говорит Симонсен. «Всегда должен быть достаточный поток воды. И воздух, и вода должны эффективно транспортироваться через материал, чтобы обеспечить здоровый рост растений . Субстрат должен быть достаточно прочным, чтобы поддерживать полностью развитое растение и в то же время позволять корням расти. расти беспрепятственно», — говорит она.

Чтобы выяснить, как это происходит, исследователи получили ноу-хау от нефтяной промышленности, и моделирование многофазного потока оказалось очень полезным инструментом.

«Технологии, используемые для транспортировки нефти и газа, доказали свою применимость», — говорит Симонсен. «Методы, которые мы применяем для транспортировки жидких углеводородов в крупных установках, могут быть перенесены на механизмы, работающие в мельчайших структурах, таких как эти растительные субстраты», — говорит она.

«Наша цель — построить цифровую модель, имитирующую различные факторы, влияющие на поведение подложки», — объясняет Симонсен. «Это позволит нам проводить симуляции в условиях, идентичных условиям на Луне, включая эффект невесомости», — говорит она.

Можем ли мы также использовать эту технологию для выращивания растений во враждебных регионах Земли?

«Абсолютно», — говорит Симонсен. «Этот метод выращивания можно применять где угодно, и он особенно важен в контексте использования ресурсов. Моча содержит фосфор, который является невозобновляемым ресурсом, а минеральная вата, которая в настоящее время используется в ряде ситуаций, не поддается биологическому разложению».