Мікрокосм на орбіті

6
388
Фото: Depositphotos

Українські вчені планують провести безпрецедентний експеримент з космічної біології і встановити часовий рекорд із перебування рослин в космосі

Якщо Ілон Маск сказав, що заснує колонію на Марсі – так воно й буде. Створив же він «Теслу» і навіть багаторазову ракетну ступінь, яка має радикально здешевити завоювання космосу. Чому б і не колонія на Марсі?

А хоча б тому, що є принципові питання, які поки що ніхто не вирішив. Наприклад, «чим дихати?» і «що їсти?». Якщо ви летите в космос на кілька тижнів чи кілька місяців, запас кисню та харчів можна взяти із собою.

Але якщо ви хочете заснувати постійну колонію за межами Землі – не важливо, на Марсі, Місяці чи Титані, вам доведеться навчитися виробляти продукти харчування і добувати кисень самостійно. На Землі цим займаються рослини – ось вже понад два мільярди років. Навіть якщо ви затятий м’ясоїд, то маєте розуміти, що без рослин м’яса не буває (так, ми чули про гамбургери зі стовбурових клітин, але в магазинах їх поки немає і питання колонізації космосу вони не вирішують).

«Де б ми не створили позаземну колонію, нам доведеться обладнати її маленькою біосферою»

Де б ми не створили позаземну колонію, нам доведеться обладнати її маленькою біосферою. Простими словами, зробити таку собі герметичну теплицю, де рослини за допомогою світла (адже Сонце й на Марсі світить) із води та вуглекислого газу будуть виробляти кисень і годувати людей своїми плодами. Здавалося б, усе просто. Але це лише на перший погляд – до створення подібних екосистем нам ще дуже далеко. Але космобіологи працюють над цим.

Космос на Землі

Проводити біологічні експерименти в космосі – задоволення, яке можуть дозволити собі лише багаті країни. Україні потрапити в цей клуб надзвичайно складно. Зрідка це трапляється, як у випадку з польотом Леоніда Каденюка у 1997 році, коли він проводив біологічні досліди на борту американського космічного корабля «Колумбія».

На щастя, умови космосу можна моделювати і на Землі. Наприклад, для цього використовують спеціальні прилади – кліностати, за допомогою яких рослин змушують «повірити», що вони перебувають в умовах мікрогравітації. Подібні експерименти також дуже важливі – коштують вони майже нічого в порівнянні з космічними польотами і проводити їх можна стільки, скільки потрібно. Що й роблять у різних країнах.

В Україні вплив умов космічного польоту на рослини досліджує кілька наукових установ, серед яких Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України та Ботанічний сад ім. М.М. Гришка НАН України. І все ж таки, жодна симуляція не може на 100% замінити справжній космос. Такий дорогий і такий недосяжний.

Під час однієї із наукових конференцій Борис Рассамакін із КПІ ім. Сікорського запропонував провести на його наступному супутнику якийсь біологічний експеримент. Сьогодні навколо Землі обертаються два наносупутники, створені його науковою групою. PolyITAN-1 запустили влітку 2014 року з російської пускової бази «Ясний», а PolyITAN-2-SAU – у квітні цього року з космодрому на мисі Канаверал.

Борис Рассамакін
Сьогодні навколо Землі обертаються два наносупутники, створені науковою групою Бориса Рассамакіна

Важлива перевага наносупутників – їх компактність і невелика маса. Це значить, що їх можна запускати «пакетами» по кілька десятків штук, і вартість запуску ділити між усіма учасниками.

 

Але який саме експеримент? Кого можна «поселити» в супутнику, розміром з літрову банку чи трохи більше? Єлизавета Кордюм із Інституту ботаніки ім. М.Г. Холодного вирішила, що запустити на орбіту можна мікрокосм. Саме так – «мікрокосм» – це науковий термін, і філософії він ніяк не стосується. Простими словами, це спрощена модель екосистеми. Такі моделі можуть бути різними і виглядати по-різному.

PolyITAN-1 запустили влітку 2014 року з російської пускової бази «Ясний», а PolyITAN-2-SAU – у квітні цього року з космодрому на мисі Канаверал
Важлива перевага наносупутників – їх компактність і невелика маса. Це значить, що їх можна запускати «пакетами» по кілька десятків штук, і вартість запуску ділити між усіма учасниками

 Ліс у банці 

В одному із корпусів Ботанічного саду ім. Гришка НАН України зберігається герметично закрита трилітрова банка, через брудні стінки якої проглядається зелене листя.

— Тут відбувається щось подібне до того, що й у звичайному лісі, – розповідає старший науковий співробітник відділу алелопатії Ірина Харитонова.

«Листя опадає, бактерії та гриби «переробляють» його, і хімічні елементи знову повертаються в рослини. І так вже понад 10 років. Це і є приклад мікрокосму»

Листя опадає, бактерії та гриби «переробляють» його, і хімічні елементи знову повертаються в рослини. І так вже понад 10 років. Це і є приклад мікрокосму. Його головні мешканці – різні види орхідей (саме вони є зручним об’єктом для тривалих космічних експериментів). Стінки забруднилися із середини через водорості, але чистити їх, звісно, ніхто не буде. Екосистема сама «знає», що для неї краще – саме тому вона досі живе.

Ірина Харитонова
У Ірини Харитонової в кожній руці по мікрокосму

Експеримент у трилітровій банці побив усі часові рекорди ботсаду, і поки що зупиняти його ніхто не збирається. А в сусідній лабораторії Ірина Прокопівна показує ще шість банок. Вони менші і «молодші» – експеримент у них триває близько року. Сукулентам, бромелієвим та папоротям навмання підібрали сусідів, щоб зрозуміти, які види рослин добре живуть «під одним дахом». Тоді вже можна і на орбіту.

Щоправда, звичайну банку в наносупутнику в космос не відправиш – потрібен спеціальний гермоблок.

Банки
В кожну банку поселили рослини із різних родин, щоб зрозуміти, які види добре живуть «під одним дахом». Тоді вже можна і на орбіту.

Ідеальний дім

«90% успіху експерименту буде залежати від дизайну гермоблоку», – каже клітинний біолог Василь Бриков. Він працює у відділі клітинної біології та анатомії Інституту ботаніки, який очолює Єлизавета Кордюм.

Василь зібрав і очолив групу молодих вчених, готових реалізувати цей проект. Команда складається із представників КПІ, Інституту ботаніки, ботанічного саду ім. Гришка, Києво-Могилянської академії, а також Центру дослідження природи (Вільнюс, Литва). Їх проект у червні цього року посів третє місце на «Молодіжному конкурсі перспективних космічних проектів», який проводила Рада з космічних досліджень НАН України.

«Одна із найвідповідальніших задач – підібрати склад «учасників» польоту. Швидше за все, в першу чергу в космос полетять орхідеї»

Загальна ідея проекту досить проста. Зазвичай біологічні експерименти в космосі потребують складного устаткування і участі людини, яка буде все це постійно обслуговувати. А мікрокосм може «жити сам по собі» – в ідеалі, звісно.

Герметична камера, в якій рослини полетять на орбіту, за розміром буде приблизно як літрова банка. В космосі для такої екосистеми потрібно забезпечити світло, тепло і циркуляцію повітря всередині. При чому, при бажанні вчені зможуть змінювати ці показники упродовж польоту. І одна із найвідповідальніших задач – підібрати склад «учасників» польоту. Швидше за все, в першу чергу в космос полетять орхідеї, але які саме види – ще треба визначити.

Василь Бриков
Василь Бриков доглядає за паростками сої, яким на Землі змоделювали умови мікрогравітації

Експеримент одночасно розпочнеться в космосі і на Землі – тут будуть такі ж самі камери з такими ж умовами і таким же «населенням». Щоб зрозуміти, що саме відбувається у космічній гермокамері на орбіті, її обладнають датчиками температури, вологості, рівня СОта інфрачервоною камерою.

В ідеалі показники космічного експерименту будуть близькими до контрольних показників на Землі. Але на практиці вони можуть суттєво відрізнятися: наприклад, рослини будуть гірше розвиватися, або й загинуть. Якщо так станеться, важливо зрозуміти – чому саме.

Новий Едем

Експериментів із мікрокосмами та ще й на борту наносупутника до сьогодні не проводив ніхто у світі, й українські вчені можуть стати першими. Програма максимум буде виконана, якщо екосистема протримається в космічних умовах протягом трьох років. Але навіть один рік – це вже буде значний успіх.

Звісно, чекати від цього експерименту якогось приголомшливого результату на зразок бананів чи кавунів, вирощених в орбітальній теплиці, поки що не варто.

«Залишилося не так вже й багато – знайти фінансування для цього проекту»

«Ми хочемо створити нову платформу для досліджень із космічної біології, – каже Василь Бриков. – Вона буде не така крута, як ті, що використовуються зараз на МКС. Але вона дешева і в цьому її беззаперечна перевага. Сподіваюся, що в майбутньому наносупутники будуть широко використовуватися для експериментів над рослинами в умовах космосу, а це, можливо, дозволить колонізувати космос».

Залишилося не так вже й багато – знайти фінансування для цього проекту. Теоретично, призове місце у конкурсі НАН України дає можливість отримати кошти на проект в рамках космічної програми на 2018-2022 роки. Але Василь Бриков не надто впевнений у такій перспективі і готовий шукати фінансування з інших джерел. За словами Бориса Рассамакіна, він шукатиме кошти за програмою «Горизонт 2020».

Якщо наші космічні кораблі колись відправляться до далеких планет, і ми заснуємо там поселення, вони будуть нагадувати Землю в мініатюрі. Це буде новий Едем. Щоб зрозуміти закони, за якими він буде влаштований, сьогодні треба краще придивитися до того, що відбувається у трилітровій банці з брудними стінками.

4+

6 КОМЕНТАРІВ

  1. Хочеться вірити, що ВСЕ у них вийде. Певні результати вже є, розвивати їх та удосконалювати. Мушу сказати банальність “Дорогу осилить той , йде”

    1+
  2. не розумію чому в нас дитячі досліди завжди подаються як щось фантастичне та фундаментально наукове. і дайте грошей. і ми всіх переплюнемо. і хай щастить… а в результаті нічого.
    ізольовані у склі рослини існують ще з середніх віків. існує екологічна премія, нагорода за яку зроблена у вигляді склянної кулі з водою, невеликою водорістю та креветкою. я сам вирощував папороть у коробці від цукерок. вона просто росте, а ти її не чіпаєш рік, або й довше, фото на фейсбуці. тисячі людей по світу прямо зараз мають такі забавки і не вважають їх прориром до космосу. англійський пенсіонер не поливав рослини у пляшці з 1972 року.
    http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-2267504/The-sealed-bottle-garden-thriving-40-years-fresh-air-water.html

    1+

ЗАЛИШИТИ ВІДПОВІДЬ

Please enter your comment!
Please enter your name here