Гидропонная оранжерея на Марсе. Авторы и права: NASA.
В 2017 году Илон Маск изложил свои грандиозные планы относительно будущего SpaceX, компании, которая позволит человечеству колонизировать Марс. За десятилетия тысячи и тысячи полётов корабля Starship доставят миллион людей на поверхность Красной Планеты – минимум, который необходим, чтобы создать самоподдерживающуюся цивилизацию.
Количество деталей в такой миссии ошеломляет. Как насчёт низкой гравитации, радиационного облучения и космического безумия? А как насчёт обратных рейсов? Запасных частей? Строительных материалов?
Что все собираются есть?
Из всех технологий, которые нам необходимо освоить, чтобы хоть кто-то смог жить на Марсе, не говоря уже о миллионе людей, производство еды может стать одной из самых больших проблем.
Всё из-за того, что Марс практически ничего не может нам дать, когда речь идёт о выращивании огромного количества пищи, которое требуется людям. Земля не сможет постоянно обеспечивать колонию Марса пищей. Это ставит в тупик саму идею самодостаточности.
Марсиане должны будут производить свою еду на месте. А это значит использовать всё, что есть в их распоряжении, на Красной Планете, а также новейшие технологии производства продуктов питания, чтобы всех накормить.
Но получится ли прокормить миллион человек?
В новой статье, опубликованной в журнале New Space под названием “Как прокормить один миллион человек на Марсе?”, Кевина М. Кэннона и Дэниэла Т. Бритта, сделан обзор технологий, которые необходимо будет использовать для производства марсианской пищи, и какие ограничения они будут иметь.
Мы всегда считали, что астронавты, работающие на Марсе, смогут прокормить себя, выращивая земные культуры в специально созданных оранжереях. Но это потребует много энергии, пространства и материалов. Авторы и права: SAIC.
Очевидно, что вы не можете выращивать растения прямо на поверхности Марса. Мороз и низкое атмосферное давление уничтожат растения ещё до того, как они прорастут из семени. В марсианском реголите нет полезного органического материала, а верхний слой даже содержит токсичные перхлораты.
Традиционная идея заключается в том, что марсианские садоводы будут выращивать свои культуры в гигантских теплицах, выращивая растения в реголите с добавлением органического материала. Если вы видели фильм “Марсианин”, то вы знаете, о чём я говорю.
Прототип теплицы предназначенной для обеспечения астронавтов едой. Авторы и права: University of Arizona.
И это должно быть относительно просто. Надо всего лишь очистить реголит от вредных перхлоратов.
Но, по словам Кэннона и Бритта, в самом начале этого, вероятно, не будет. Марсианские растения не коснутся реголита. Вместо этого, они будут выращиваться гидропонно, в богатых питательными веществами растворах, с использованием материалов, привезённых с Земли.
Позвольте мне показать вам конкретный пример того, как это может выглядеть.
Одним из наиболее враждебных мест на Земле для человеческой жизни является Антарктида. Но в 2018 году учёные на немецкой станции Neumayer II, находящейся как раз в Антарктиде, собрали огромный урожай овощей, которые были выращены полностью гидропонически.
Строительство гидропонной станции в Антарктиде. Авторы и права: DLR.
Они были выращены в теплице EDEN ISS, которая является полностью автономной средой, где используется светодиодное освещение и гидропонные питательные вещества, а также производится постоянный контроль атмосферы.
В течение 9,5 месяцев исследователи смогли произвести 268 килограммов пищи, используя всего 12,5 квадратных метра пространства. Они смогли вырастить огурцы, салат и помидоры, которые на вкус такие же, как и те, которые вы можете вырастить в своём саду.
Одному человеку необходимо было работать в среднем 3-4 часа в день, чтобы получить такой урожай.
Выращивание овощей внутри EDEN ISS. Авторы и права: DLR.
Нет оснований полагать, что этот метод не будет работать на Марсе. Хотя управление атмосферой будет более сложным, поскольку вы не можете просто открыть окно, когда в вашей теплице становится слишком влажно.
Беспокоитесь о низкой гравитации? Мы уже знаем, что можно выращивать растения в космосе. На Международной космической станции в мае 2016 года проводился эксперимент, с использованием системы под названием Veggie Plant Growth System.
Астронавты НАСА Кьелл Линдгрен (в центре), Скотт Келли (справа) и Кимия Юи (слева) впервые в мире потребляют пищу, выращенную в космосе. Авторы и права: NASA TV.
Эта небольшая оранжерея содержит три различных типа салата, выращенных в гидропонной среде, освещаемой светодиодными лампами. Астронавты регулярно собирают урожай и делают салаты, используя приправы, отправленные с Земли.
Увеличенная версия системы называется Advanced Plant Habitat, и она представляет собой камеру для выращивания, размером с мини-холодильник. Он предназначен для проверки того, как разные растения реагируют на микрогравитацию, и является почти полностью автономным, регулируя температуру, питательные вещества и воду.
Недавно система использовалась для выращивания карликовой пшеницы в условиях микрогравитации, и это выглядело довольно нормально.
Карликовая пшеница, произрастающая в Advanced Plant Habitat. Авторы и права: NASA.
Какие растения вы должны будете выращивать, когда сможете начать заниматься земледелием, используя марсианский реголит? Эдвард Гинан, профессор Вилланова, недавно провёл эксперимент со своим курсом астробиологии для студентов под названием “Красные пальцы: проект Сады Марса”.
Он проверил, насколько хорошо будут расти различные растения в смоделированном марсианском реголите, и, самое главное, как они на вкус? Оказывается, ячмень, базилик, капуста, хмель, лук, чеснок, салат, сладкий картофель и мята оказались очень даже съедобны.
Позвольте мне повторить, чтобы было ясно; хмель и ячмень, выращенные на Марсе, имеют такой же вкус, как и на Земле. У меня будет марсианское пиво!
Хорошо, что ещё будет в марсианском меню?
Согласно статье, на которую я ссылался ранее, Кэннон и Бритт предполагают, что мы получим необходимый нам белок из растений, а также из сверчков. Они наполнены белком и их легче выращивать, чем стадо крупного рогатого скота. И на Земле есть множество компаний, которые были бы рады продать вам сверчков практически в любой съедобной форме, которую вы можете себе представить.
Есть также некоторые невероятные достижения в выращивании мяса: биореакторы позволяют производить говяжьи и куриные котлеты, в которых никогда не было настоящего мяса.
Кэннон и Бритт создали модель для имитации потребностей в пище для населения на Марсе, которое выросло до миллиона человек в течение 100 земных лет. Они предполагали, что колонисты будут прибывать по 150 человек за один полёт, и учитывали естественные показатели рождаемости и смертности. Они также предполагали, что женщины на Марсе смогут рожать и будет иметь место естественный прирост местного населения.
Они подсчитали, что потребовалось бы почти 200 000 кораблей снабжения, если бы на Марсе не выращивалась пища. Но если бы они смогли начать свою местную пищевую деятельность, то это число сократилось бы до чуть более 50 000 судов снабжения за все 100 лет.
Посадка космического корабля SpaceX на Марс. Авторы и права: SpaceX.
Они могли бы достичь самообеспеченности в течение всего 40 лет, если бы больше времени отводилось бы для ведения сельского хозяйства, а грузовые суда перевозили бы больше сельскохозяйственной продукции. Это означает меньше еды, больше оборудования для гидропоники и освещения, но со временем это окупилось бы. Им нужно всего лишь 6500 доставок еды.
И если бы все сосредоточили все свои усилия на производстве продуктов питания, они могли бы достичь полной самообеспеченности в течение примерно 20 лет, имея всего 209 поставок продовольствия.
Так как каждому человеку требуется 46 квадратных метров земли, площадь сельхозугодий в конечном итоге увеличилась бы до 46 квадратных километров. Это можно сделать в туннелях шириной около 4 метров и длиной 14500 километров.
Машина для бурения туннелей на Марсе. Авторы и права: Boring Company.
Невероятно, но одна машина для бурения могла бы сделать все эти туннели за 53 года.
Хотите стать одним из тех, кто отправится на Марс, но ваш рейс на звездолёте ещё не забронирован? Хорошие новости, вы можете начать готовиться уже сейчас. По крайней мере, изменить свою диету. У исследователей есть сопутствующий веб-сайт под названием “Ешь, как марсианин”, с бесплатным руководством, которое позволит вам есть фрукты, овощи, насекомых и культивируемое мясо, которые станут основой марсианской диеты.
Хотя в настоящее время в научной фантастике часто встречается идея существования постоянной человеческой колонии на Марсе, в будущем, усовершенствования в технологиях позволят превратить научную фантастику в реальность.
И даже если окажется, что Марс – это не лучшее место для жизни, такие же технологии потребуются для любой самоподдерживающейся колонии, будь то на Луне, астероиде или на космических станциях с искусственной гравитацией в точке Лагранжа.
Фактически, эти технологии помогут нам прокормить людей, которые уже живут здесь, на Земле, оказывая меньшее воздействие на окружающую среду.
Что бы ни случилось, мы должны освоить технологию производства продуктов питания в любых условиях.
Больше информации:
https://www.liebertpub.com/
https://www1.villanova.edu/
http://eatlikeamartian.org/
Источник: universetoday.ru
