Марсианские хроники: битва за урожай

Вырастить салат в космосе - дело и впрямь нешуточное. В том, что это необходимо, во всяком случае, в длительных полетах, убеждать не приходится. Без свежей зелени человек долго не протянет, пусть даже и с самыми идеально подобранными поливитаминами, а полет до Марса по прогнозам займет около полутора лет. Но салат или, скажем, шпинат - субстанция скоропортящаяся, много ее с собой не возьмешь, не говоря уже о том, что каждый грамм багажа в этой экспедиции будет подвергнут самому тщательному рассмотрению.

Другое дело - вырастить зеленые витамины прямо на борту космического корабля. Плюсы этой затеи очевидны - растет салат быстро, отходов почти нет, растение это неприхотливое, а из одного маленького зернышка может вырасти весьма солидный экземпляр, особенно если салат - кочанный. Кроме того, такая витаминная грядка в космосе могла бы улучшить не только рацион космонавтов, но и психологическую обстановку на борту корабля. Ведь это просто приятно - посмотреть на нежную зелень молодых, таких земных листьев, сорвать салат прямо с грядки, положить листик на бутерброд...

Однако в ситуации, когда на счету каждый грамм веса и, соответственно, каждый ватт электроэнергии, производительность космического огорода должна быть максимальна, а затраты бортовых ресурсов на него - напротив, минимальны. Придумать, а затем и сделать устройство, удовлетворяющее столь противоречивым требованиям, нелегко. Однако ученые из Института медико-биологических проблем трудностей не убоялись, и необходимую технологию разработали. А теперь разрабатывают и само устройство - так называемую салатную машину, то есть установку для производства витаминной зелени на борту пилотируемого космического корабля. Работали московские ученые вместе с американскими коллегами, специалистами из Космического центра им. Дж. Кеннеди НАСА, а поддерживал их исследования Международный научно-технический центр. Есть планы испытать салатную машину на новом российском модуле МКС.

Внешне салатная машина похожа на длинную мясорубку, только вместо шнека крутят посадочный цилиндр, напоминающий связку карандашей, а наружный корпус имеет форму спирального цилиндра, как у центробежного вентилятора. Вместо карандашей в посадочный цилиндр вставляют валики, скрученные из ионообменного материала, пропитанного удобрениями и напоминающего по структуре плотный войлок. В продольную прорезь на внешней поверхности каждого валика космонавты будут сажать семена салата - как на настоящей грядке. Сложная система контроля давления обеспечит такие условия, чтобы воды в войлочном валике было ровно столько, сколько нужно - не больше (иначе корни растений загниют) и не меньше (иначе все пересохнет). Ведь нормальной силы тяжести в полете не будет, и капиллярные силы будут действовать примерно так же, как на Земле. Все это необходимо было предварительно просчитать, а потом уже испытывать - и на Земле, и в космосе.

По внутренней поверхности спирального кожуха "мясорубки" распределены несколько сотен красных и синих светоизлучающих диодов, которые заменяют растениям солнце. В невесомости верха и низа для растений не будет, поэтому салат будет тянуться к ближайшему источнику света - по вертикали относительно валика. Так что такая марсианская грядка будет напоминать ершик с рядками растений разной длины - от проростков на входе, до взрослого салата на выходе. Есть в устройстве и еще одна хитрость - посадочный цилиндр с растениями время от времени поворачивается, как шнек у мясорубки, но лишь на часть оборота! Причем так, чтобы крыша над головой растений соответствовала их росту. Над грядкой с маленькими ростками крыша будет совсем низко, а над совсем готовыми, почти зрелыми - высоко, чтобы им не приходилось "нагибаться". Это нужно для экономии энергии, пространства и веса.

Детали устройства изобретатели пока не афишируют, но в целом принцип действия понятен. Космонавт посадит через люк в кожухе семена в первый валик, который находится ближе всего к поверхности кожуха с источниками света. Через 4 дня он провернёт на 1/6 оборота - 60 градусов, посадочный цилиндр с взошедшими проростками в ту сторону, где расстояние до световых источников несколько увеличено,, и посадит семена в следующий валик, который займёт положение первого. Ещё через 4 дня - снова поворот на 60 градусов и посадка семян в следующий валик. Продолжая в том же духе, через 24 дня космонавт срежет готовый салат с первого валика, повернёт посадочный цилиндр и посадит новые семена в этот же валик, а через 4 дня вновь повторит все эти операции. Всего валиков 6, и за эти 24 дня (по четыре дня на сектор) растения пройдут полный цикл - от семян до зрелых растений. Так каждые 4 дня отважные путешественники и по совместительству огородники будут собирать урожай и сажать новые семена. Пока мощность опытного образца "салатной машины" позволяет обеспечить витаминами одного космонавта - это около 200 грамм свежей зелени каждые 4 дня . Неплохой пучок. Но в перспективе машина может давать много больше - если увеличивать длину посадочных валиков и количество источников света.

Помимо разработки собственно конструкции салатной машины, ученые планируют провести еще и ряд исследований по двум направлениям. Первое - это влияние микрофлоры растений в полете на микрофлору в каюте и в организме человека. Дело в том, что в даже условиях очень слабой, но постоянной радиации в космосе всяческие микроорганизмы проявляют совершенно новые свойства. Например, появляются бактерии, которые начинают пожирать материалы, в "нормальной" земной жизни им практически неподвластные - скажем, химически и радиационно устойчивый пластик. Поэтому необходимо заранее выяснить, что за микроорганизмы через месяцы полета могут появиться в почвозаменителе в условиях марсианской экспедиции. Не исключено, салат придется специальным образом обрабатывать, прежде чем съесть. Это надо выяснить еще на Земле.

Второе направление - это разработка рекомендаций: сколько зелени необходимо и достаточно космонавту в полете. Это тоже не так просто, как кажется - исследования будут проводить на добровольцах с помощью многочисленных методик.

Впрочем, у коллектива и его руководителя, доктора технических наук Юлия Берковича, огромный - и успешный опыт работы. Юлий Александрович, например, был одним из авторов космической оранжереи "Свет", десять лет безотказно проработавшей на борту орбитальной станции "Мир" - пока ее не утопили. Так что и для полета на Марс ученые наверняка разработают отличную салатную машину. К ней бы еще и кофе-машину, по-нашему кофеварку, и почти домашний уют и комфорт отважным путешественникам будет обеспечен. А это почти залог успеха всей экспедиции.

Доп. информация: Москва, ГНЦ Институт медико-биологических проблем,
доктор технических наук, ведущий научный сотрудник Юлий Александрович Беркович,
(095) 195-6346, (095) 195- 5678, berkovich@imbp.ru

Интернет-журнал "Коммерческая биотехнология" http://www.cbio.ru/ по материалам агентства "Информнаука"