В следующем десятилетии НАСА, Китай и их международные и коммерческие партнеры планируют создать на Луне места обитания. В рамках программы «Артемида» НАСА развернет на поверхности Луны орбитальные Лунные ворота и базовый лагерь «Артемида». Тем временем Китай (и его партнер Роскосмос) развернут Международную лунную исследовательскую станцию (ILRS), состоящую из орбитального и надводного элементов. Создание этой инфраструктуры позволит реализовать «устойчивую программу исследования и освоения Луны», которая может привести к постоянному присутствию там человека.
Чтобы гарантировать, что люди смогут работать и жить устойчиво за пределами Земли, астронавтам и экипажам необходимо будет иметь возможность добывать местные ресурсы для удовлетворения своих потребностей – использование ресурсов на месте (ISRU). Это включает в себя использование лунного водяного льда и реголита для выращивания растений, обеспечение астронавтов пищей и дополнительным источником кислорода и биомассы. Чтобы проверить возможность выращивания растений на Луне, китайская исследовательская группа провела серию экспериментов, в которых они выращивали растения табака в моделируемой лунной почве с помощью бактерий.
Исследование провела группа из колледжей агрономии и биотехнологии, инженерии и садоводства Китайского сельскохозяйственного университета (CAU) в Пекине. Группу возглавлял Итун Ся, исследователь из Колледжа агрономии и биотехнологии КАУ, а статья, описывающая их результаты, недавно появилась в журнале. Коммуникационная биологияжурнал, который ведет Природа. Как показывает их исследование, выращивание растений в лунной почве имеет важное значение для уменьшения зависимости от Земли, поскольку миссии по пополнению запасов являются дорогостоящими и отнимают много времени.
Принимая во внимание, что Международная космическая станция (МКС) можно пополнить за считанные часы, а полеты на Луну занимают примерно три дня. Как сказал Ся в недавнем интервью изданию Рейтер:
«Учитывая огромный научный и экономический потенциал Луны, в будущем нам потребуется создание обитаемых лунных баз. Но как обеспечить членов экипажа едой, кислородом и водой? Конечно, мы можем доставить их на Луну на ракетах, но это экономически нерентабельно. Теплица для выращивания растений на Луне могла бы значительно снизить потребность в транспортировке Земля-Луна».
«У нас есть несколько способов выращивать растения на Луне, включая транспортировку садовой почвы на Луну, создание гидропонной системы (выращивание растений без почвы) или использование заменителей почвы, таких как гидрогели (гели, жидким компонентом которых является вода). Эти методы не требуют лунного грунта, но все они требуют огромной грузоподъемности ракет, что делает эти планы очень дорогими».
Как они указывают в своем исследовании, команда создала имитатор лунного грунта, используя вулканический материал, добытый в горах Чанбайшань китайской провинции Цзилинь, который имеет химические и физические свойства, аналогичные лунному реголиту. Затем они использовали два образца этого имитатора для выращивания Nicotiana benthamiana, близкого родственника табачного растения, произрастающего в Австралии, выращенного в двух образцах имитатора реголита. Один образец был обработан тремя штаммами бактерий — Bacillus mucilaginosus, Bacillus megaterium и флуоресцентной Pseudomonas — тогда как контрольная группа не подвергалась лечению.
Действия бактерий сделали почву более кислой, что привело к созданию среды с низким pH, что привело к растворению нерастворимых фосфатсодержащих минералов, высвобождая фосфор в почву для использования растениями. Их результаты показали, что почва, обработанная этими тремя видами бактерий, дает растения с более длинными стеблями и корнями, а также более тяжелыми и широкими гроздьями листьев по сравнению с необработанной почвой. Этот эксперимент основан на аналогичном исследовании, проведенном в прошлом году группой садоводов из Университета Флориды.
В этом исследовании команда выращивала Arabidopsis thaliana (кресс-салат), цветущее растение семейства горчичных, в двенадцати контейнерах размером с наперсток, каждый из которых содержал грамм настоящего лунного реголита, собранного миссиями Аполлона. Хотя семена арабидопсиса действительно росли в лунной почве, результаты были не такими надежными, как у семян, выращенных в вулканическом пепле с Земли. Эти результаты показали, что лунная почва может использовать что-то для повышения плодородия, что вдохновило китайскую команду на решение добавить штаммы бактерий. Хотя были протестированы и другие штаммы, ни один из них не показал таких же результатов, как три выбранных.
«Важность этих результатов заключается в том, что мы сможем использовать эти микробы, чтобы превратить лунный реголит в биологически чистый субстрат для выращивания растений в будущих лунных теплицах», — добавил Ся. «Напротив, наша методика, которая представляет собой своего рода использование ресурсов на месте, применяет микробное улучшение лунной почвы, делая ее более плодородной и пригодной для выращивания растений. Наше исследование достигло той же цели с гораздо меньшим потреблением пропускной способности по сравнению с другими планами».
Дополнительная литература: Рейтер, Коммуникационная биология
