Меню

Эксперименты с растениями на мкс

На МКС изучат влияние невесомости на растения

Москва. 4 декабря. INTERFAX.RU — Грузовой космический корабль Cargo Dragon, стартующий в 20:51 по Москве в среду к Международной космической станции (МКС), доставит на ее борт материалы для эксперимента по изучению влияния невесомости на процесс соложения ячменя, сообщает Национальное управление США по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA).

По словам главного научного сотрудника Национальной лаборатории МКС NASA Майкла Робертса, изучение влияния микрогравитации на процесс соложения ячменя, начиная от прорастания зародыша, важен для понимания того, как будут реагировать растения. Это необходимо «для разработки новых способов выращивания растений для потребления в пищу в ходе дальних космических полетов», сказал ученый. В случае успеха эксперимента на МКС удастся воспроизвести пиво в условиях космоса.

Как сообщалось, «грузовик» американской компании SpaceX, который планируется в среду вывести на орбиту ракетой-носителем Falcon 9, должен привезти на МКС около 2,5 тонны продовольствия, а также оборудования и материалов для проведения десятков научных экспериментов экипажем станции.

Среди прочего на МКС будет доставлен гиперспектральный сенсор (Hyperspectral Imager Suite — HISUI) японского космического агентства JAXA для наблюдения за воздействием добычи нефти, газа и минералов на прибрежные районы. «Грузовик» также привезет на станцию 40 мышей для проведения экспериментов по уменьшению влияния невесомости на их костно-мышечный аппарат, после завершения которого грызуны будут отправлены на Землю со спускаемым капсулой корабля.

19-й по счету запуск «грузовика» Cargo Dragon к МКС в рамках коммерческого контракта между NASA и компанией SpaceX планируется осуществить с 40-го пускового комплекса на авиабазе на мысе Канаверал в штате Флорида.

Это будет уже третий полет данного многоразового «грузовика» к МКС. По сообщению компании SpaceX, корабль ранее уже дважды побывал в космосе — в сентябре 2014 года и в июне 2017 года.

Через две минуты после старта от американской ракеты-носителя Falcon 9 должна отделиться первая многоразовая ступень, которая затем совершит управляемую посадку на плавучей платформе Of Course I Still Love You на Атлантике.

В настоящее время Cargo Dragon является единственным космическим кораблем для снабжения МКС, который способен возвращать грузы на Землю.

Стыковка «грузовика» с МКС запланирована на 7 декабря. Она будет осуществляться путем захвата «грузовика» 17-метровой автоматической рукой-манипулятором Canadarm-2 МКС и последующим присоединением его к американскому сегменту станции — модулю Harmony. «Ловить» корабль будет итальянский астронавт Лука Пармитано. А процесс его непосредственной стыковки со станцией будет осуществляться по командам из Центра управления полетами NASA в Хьюстоне.

Cargo Dragon будет находиться в составе МКС около месяца. Затем он будет сведен с орбиты, и его спускаемая капсула приводнится в Тихом океане вблизи Калифорнии. Корабль доставит на Землю результаты экспериментов, проведенных экипажем МКС на орбите, общим весом более 1,5 тонн.

С 2012 по 2019 годы компания SpaceX осуществила 20 запусков грузовых кораблей Dragon к МКС. Один из них окончился неудачей из-за аварии ракеты-носителя Falcon 9. Принадлежащая Илону Маску компания SpaceX имеет контракт с NASA на 20 запусков корабля на сумму $2 млрд.

В настоящее время экипаж станции состоит из россиян Александра Скворцова и Олега Скрипочки, американцев Эндрю Моргана, Кристины Кук и Джессики Меир, а также итальянца Луки Пармитано.

Вслед за Cargo Dragon к МКС 6 декабря отправится грузовой корабль «Прогресс МС-13». Он пристыкуется в автоматическом режиме к модулю «Пирс» 9 декабря.

Источник

Изучение возможности выращивания растений на борту международной космической станции.

При длительных космических полетах доставка на борт продуктов питания в больших количествах затруднена, продуктовые запасы с течением времени могут портиться, существует также проблема регенерации кислорода и удаления продуктов жизнедеятельности человека. Поэтому, если эксперименты по выращиванию и содержанию растений в условиях космоса увенчаются успехом, многие вопросы по обеспечению длительных космических полетов будут отчасти разрешены. Когда человечество перейдет от околоземных к межпланетным полетам, на борту пилотируемых космических аппаратов наличие растений будет обязательным, и не только как одного из источников питания, но и в качестве одного из средств психологической поддержки космонавтов, на длительное время оторванных от привычной земной среды обитания. В нашей стране созданию искусственных экологических систем в условиях космического полета придавалось большое значение, и в 60-е и 70-е годы эта отрасль космической биологии успешно развивалась, американские же специалисты этой проблемой начали заниматься относительно недавно. Ученые пытаются культивировать различные высшие растения в условиях космоса.

Читайте также:  Большие растения для детских комнат

Скачать:

Вложение Размер
kiselev_sosh_b_lomovis.doc 435.5 КБ

Предварительный просмотр:

Больше-Ломовисский филиал МБОУ «Пичаевская СОШ»

Пичаевского района Тамбовской области

Изучение возможности выращивания растений на борту международной космической станции

Киселёв Антон Олегович,

ученик 11 класса

Перова Елена Тимофеевна,

учитель биологии и географии

Большой Ломовис — 2 0 1 9

2. Результаты исследований………………………………………………….с.5-9

2.1. Изменения в обществе, вызывающие необходимость проведения эколого-биологических экспериментов по выращиванию растений на борту МКС…с.5

2.2. Специальные устройства для оптимального роста и развития растений

2.4. Выведение специальных сортов растений (суперкарликовых с высокой урожайностью)………………………………………………………………….с.8

2.5. Создание специальной установки для переработки отходов на МКС..с.8-9

5. Список использованных источников………………………………………с.10

«Я не вижу будущего космических экипажей, которые покидают Землю

на длительный период времени, и не имеют возможности

выращивать свою собственную пищу»

Актуальность. При длительных космических полетах доставка на борт продуктов питания в больших количествах затруднена, продуктовые запасы с течением времени могут портиться, существует также проблема регенерации кислорода и удаления продуктов жизнедеятельности человека. Поэтому, если эксперименты по выращиванию и содержанию растений в условиях космоса увенчаются успехом, многие вопросы по обеспечению длительных космических полетов будут отчасти разрешены. Когда человечество перейдет от околоземных к межпланетным полетам, на борту пилотируемых космических аппаратов наличие растений будет обязательным, и не только как одного из источников питания, но и в качестве одного из средств психологической поддержки космонавтов, на длительное время оторванных от привычной земной среды обитания. В нашей стране созданию искусственных экологических систем в условиях космического полета придавалось большое значение, и в 60-е и 70-е годы эта отрасль космической биологии успешно развивалась, американские же специалисты этой проблемой начали заниматься относительно недавно. Ученые пытаются культивировать различные высшие растения в условиях космоса.

Цель: изучить возможности выращивания растений на борту международной космической станции.

  • научиться выявлять наиболее актуальные для современного человека проблемы;
  • исследовать изменения в обществе, вызывающие необходимость проведения эколого-биологических экспериментов по выращиванию растений на борту МКС;
  • познакомиться с устройствами, позволяющими выращивать растения в условиях невесомости;
  • изучить сортовой состав растений выращиваемых на борту МКС;
  • изучить замкнутый биолого-технический комплекс для выращивания растений на борту МКС;
  • научиться использовать полученные знания для прогнозирования дальнейших изменений среды обитания человека и проектирования решения экологических проблем.

Объект исследования: биологические эксперименты на МКС.

Предмет исследования: выращивание растений в условиях невесомости.

Методы исследования: сбор и анализ информации по теме с использованием различных источников, сбор и анализ статистических данных.

Исследовательская работа рассчитана на повышение и расширение уровня знаний по биологии и космонавтике.

Гипотеза: Растения на борту космической станции обеспечат экипаж пищей, водой и воздухом.

  1. Изучение информации по данному вопросу.
  2. Изменения в обществе, вызывающие необходимость проведения эколого-биологических экспериментов по выращиванию растений на борту МКС.
  3. Проектирование эксперимента:

а) создание специальных устройств оптимального роста и развития растений в условиях невесомости;

б) выведение специальных сортов растений (суперкарликовых с высокой урожайностью) для выращивания на борту МКС;

в) создание специальных установок для переработки отходов на МКС.

2.1.Изменения в обществе, вызывающие необходимость проведения эколого-биологических экспериментов по выращиванию растений на борту МКС

Долгие годы люди искренне считали, что к началу 21 века космические путешествия станут обыденным делом, и земляне начнут преспокойно летать на другие планеты. К сожалению, это будущее еще не настало, а люди начали сомневаться, нужны ли нам вообще эти космические путешествия. Тем не менее, исследования космоса продолжают давать нам бесценную информацию в сфере медицины, добычи полезных ископаемых и безопасности [2]. Ну и, конечно же, прогресс в изучении космического пространства действует на человечество вдохновляюще. Каковы причины нашего интереса к космосу, и проведения в нём экспериментов? Их несколько:

— защита от возможного столкновения с астероидом;

— возможность проведения новых великих открытий;

— вклад в медицину и сферу здравоохранения;

— освоение космоса вдохновляет человечество на новые достижения;

— нам необходимо сырьё из космоса;

— освоение космоса поможет нам ответить на вопрос «существует ли жизнь в космосе»;

— людям свойственно стремление к исследованиям;

— для своей выживаемости человечеству, вероятно, придётся колонизировать космическое пространство.

Всем исследователям и экспериментаторам в космосе необходимы продукты питания, кислород, привычная обстановка для психологического комфорта и здоровья. Выращивание растений в космосе во многом может решить эту проблему ( Приложение 1. ).

2.2.Специальные устройства для оптимального роста и развития растений

в условиях невесомости

Еще К. Э. Циолковский показал необходимость использования высших растений в качестве средства, призванного обеспечить дыхание и питание людей в длительных внеземных полетах. В трудах гениального ученого мы находим первые «технические условия» на создание космических оранжерей и жилых орбитальных сооружений с замкнутым экологическим циклом.

То, о чем мечтали теоретики космонавтики, стало претворяться в жизнь под руководством С. П. Королева. Эксперименты по воздействию факторов космического полета на растительные объекты начались в 1960 году на втором космическом корабле-спутнике [2]. Тогда совершили свой полет и впервые успешно возвратились на Землю традесканция, хлорелла, семена различных сортов лука, гороха, пшеницы, кукурузы.

Для того чтобы выращивать растения в космосе, прежде всего необходимо создать специальные устройства для их оптимального роста и развития [1]. На Международной космической станции (МКС) испытали прототип оранжереи для будущего пилотируемого корабля. В различных биологических установках («Оазис-1М», «Светоблок», «Фитон», «Малахит» и др.) изучалось развитие высших растений в условиях космического полета. Впервые культивируемые в приборе «Фитон» растения арабидопсиса прошли полный цикл развития и дали семена на 45-е сутки после посева. Таким образом, при соответствующем подборе условий растения способны проходить в космосе все стадии развития.

2.3 Эксперимент «Оранжерея»

В процессе полета орбитальной космической станции «Мир» были проведены эксперименты по выращиванию и содержанию растений в условиях космического полета, что важно для обеспечения длительных межпланетных полетов [9] . Так, в 1988 г. в установке «Светоблок» ( Приложение4.) проведены исследования роста и развития пшеницы «Эритроспермум» в течение 19 суток. Растения в ходе этого эксперимента находились в угнетенном состоянии, т.к. в установке отсутствовала вентиляция, что привело к значительному изменению баланса газовой среды, излишней влажности воздуха и значительному содержанию вредных примесей. В 1991 г. на этой же установке осуществлено культивирование пшеницы сорта «Суперкарлик» в течение 157 суток. Было получено растение высотой 13 см, которое имело один побег. Освещенность в установке была низкой, поэтому в ходе эксперимента семена получены не были. Опытное растение доращивали уже на Земле в условиях более высокой освещенности. Однако колос, сформированный в условиях космоса, оказался стерильным. В 1995 г. проведение эксперимента «Оранжерея-1» дополнилось установкой «Свет» и работы, начатые ЭО-19, продолжил экипаж ЭО-20. Продолжительность эксперимента — 90 суток. Под влиянием факторов внешней среды и при недостаточной освещенности посева цикл нормального развития растений был нарушен. Растения имели меньшие размеры, формировали 12-16 листьев и не образовали колосьев. В 1996-1997 гг. в оранжерее «Свет» проводился в два этапа эксперимент «Оранжерея-2» — культивирование растений в течение полного цикла онтогенеза с отбором проб для получения биохимических, эмбриологических и прочих характеристик растений и выращивание растений в течение 41 суток с последующей заморозкой в жидком азоте для проведения биохимических исследований. Эксперимент «Оранжерея-3» проводился в установке «Астрокультура», оснащенной фильтрами очистки атмосферы, которая, к сожалению, вышла из строя после суток работы. Эксперимент «Оранжерея-4» проводился с пшеницей сорта «Апогей», которая отличается повышенной устойчивостью к влиянию высоких концентраций этилена, что выражается в сохранении способности к воспроизводству. Результаты, полученные на ОК «Мир» в этих экспериментах уникальны, т.к. растения с длительным циклом развития прошли полный цикл от семени до семени в условиях космического полета. Было доказано, что высокоорганизованные растения могут расти и размножаться в космосе, а микрогравитация не ограничивает их развитие. Главное отрицательное влияние на их развитие оказывает фактор замкнутого объема и содержание в среде различных загрязнений, которые не вредны для человека, но вредны для растений, а это требует проведение контроля среды.

2.4.Выведение специальных сортов растений

(суперкарликовых с высокой урожайностью)

Условия невесомости и недостаток места на МКС предъявляют к сортам растений определённые требования — они должны быть низкорослыми, высокоурожайными и нетребовательными к свету [3]. У космонавтов уже есть опыт выращивания растений в условиях невесомости. Так, в октябре 2009 года российские космонавты вырастили на МКС зеленый салат. Однако, по рассказам астронавтов, «зелень» в невесомости получилась безвкусной. Более того, экипажу космической станции удалось вырастить и карликовую пшеницу. Космонавты планируют вырастить на МКС новый сорт клубники. Он будет отличаться от земных собратьев неприхотливостью в уходе и быстрым созреванием. Астронавты уже провели испытания нескольких видов клубники и пришли к выводу, что сорт Seascape [4] отвечает всем требованиям, предъявляемым к космическим растениям. Ягоды этого сорта большие по размеру, хотя на кустах их вырастает меньше, чем у других видов. И еще один немаловажный нюанс — клубнике для цветения необходимо совсем немного света. Сорт пшеницы «Апогей» [5] разработан учеными из университета штата Юта под руководством профессора Багби специально для выращивания в оранжерейных установках. Этот сорт отличается повышенной устойчивостью к влиянию высоких концентраций этилена, что выражается в сохранении способности к семенному воспроизводству. Сорт «Апогей» отличается также небольшой высотой, что существенно для условий космического полета, у него не отмечено усиленного кущения растений. Впервые в истории космонавтики экипаж МКС вырастил на орбите третье поколение зеленых растений — гороха сорта «усатый». «Усатый» оказался лидером среди космических растений ( Приложение 3.) .

Космонавтам очень нравится заниматься растениями, поскольку это дает большую эмоциональную зарядку и напоминает о родной планете.

2.5.Создание специальной установки для переработки отходов на МКС

Немало внимания уделяется проблеме переработки отходов на борту МКС. Уже проводятся проверки технологий, с помощью которых эти отходы, с помощью различных биохимических методов, перерабатываются в жидкое и газообразное топливо. Утилизация продуктов жизнедеятельности экипажей космических кораблей и станций в космосе [ 6 ] является достаточно сложной операцией, отходы обезвоживаются, замораживаются и сбрасываются на Землю, где они сгорают подобно метеоритам при входе в плотные слои земной атмосферы. Почему бы не получить из этих отходов лишнюю энергию или топливо для двигателей космических аппаратов? Исследования в этом направлении проводятся группой исследователей из Флоридского технологического института. Ученые взяли за основу бактерии вида Shewanella MR-1[ 7 ], которые способны вырабатывать водород, перерабатывая любой материал биологического происхождения. Бактерии приобрели устойчивость к неблагоприятным факторам, с которыми им придется столкнуться в космосе. Водород потом будет перерабатываться в водородных топливных элементах в электроэнергию. Создан модуль «Транквилити» [ 8 ], который имеет системы циркуляции воздуха, регенерации кислорода, утилизации отходов, переработки воды ( Приложение 2. ) .

Для дальнейшего успешного освоения космоса необходимо, чтобы космические станции и межпланетные корабли имели собственные системы жизнеобеспечения. Запасы всего необходимого на борт с Земли доставлять невозможно. Значит, необходимо организовать их воспроизводство на борту. Для этого необходим замкнутый биолого-технический комплекс на основе выращивания растений и животных и переработки отходов в энергию и удобрения. Растения на борту космической станции обеспечат экипаж пищей, водой и воздухом. Гипотеза подтвердилась.

Зеленое растение — необходимое звено замкнутой системы жизнеобеспечения в космосе. Именно оно должно снабжать космонавтов свежей, богатой витаминами пищей, генерировать кислород, поглощать углекислый газ и т. д. Научиться выращивать растения в невесомости очень важно уже сейчас, без этого совершенно не обойтись на длительно действующих станциях или при межпланетных полетах. Проблема волнует многих, и надо надеяться, она будет решена.

В ходе эксперимента ученые исследуют и воздействие растений на психическое состояние человека в условиях изоляции. Много лет собирают высказывания космонавтов о благотворном влиянии растений на психику. Такие эксперименты могут способствовать поддержанию хорошего морального состояния членов экипажа в течение длительного периода времени пребывания в космосе.

Результаты исследований также помогут усовершенствовать работу оранжерей на Земле и контролировать окружающую среду сельскохозяйственной системы, и поспособствуют работе фермеров, чтобы производить больше полезных зерновых культур, используя оптимальное количество воды и питательных веществ.

Понимание важности и пользы выращивания растений в космосе позволит расширить эксперимент и в дальнейшем еще больше увеличить «колонизацию» космоса в благих целях.

5.Список использованных источников:

  1. https://www.perepelka.com/papers/bread_meat_and_space.php
  2. https://testpilot.ru/espace/bibl/tm/1983/4-kos-ras.html
  3. https://biomolecula.ru/articles/rasteniia-v-kosmose-instruktsiia-po-primeneniiu
  4. http://www.facepla.net/content-info/art-menu/795-klubnika.html
  5. http://poisksorta.com/catalog/item24.html
  6. https://www.dailytechinfo.org/space/1858-otxody-zhiznedeyatelnosti-yekipazha-eshhe-odin-istochnik-topliva-kosmicheskix-korablej.html
  7. https://ru.wikipedia.org/wiki/Shewanella_oneidensis
  8. http://acmepoug.ru/mks/sostav-mks-chast-2.html
  9. https://www.perepelka.com/papers/bread_meat_and_space.php

Так может выглядеть космическая оранжерея

Схема замкнутого биолого-технического комплекса

для жизнеобеспечения МКС

Растения, выращиваемые на космических станциях

  1. Кинза
  2. огуречная трава
  3. огурцы
  4. редис
  5. традесканция
  6. хлорелла
  7. лук
  8. горох
  9. пшеница
  10. кукуруза
  11. арабидопсис

Повышенная устойчивость к влиянию высоких концентраций этилена, нетребовательность к свету, небольшая высота, слабое кущение, неприхотливость в уходе и быстрое созревание.

Специальные устройства для оптимального роста и развития растений

Источник