W filmach wszystko wydaje się takie proste. Ale aby uprawiać żywność na Marsie, musimy stworzyć ziemię od podstaw i zbudować naszą własną mini-biosferę.
Lądowanie ludzi na Marsie będzie przełomowym wydarzeniem w historii ludzkości. Życie poza ziemską biosferą pozostaje dla wielu marzeniem. Jednak stworzenie trwałej osady na Czerwonej Planecie będzie wymagało rozwoju jej środowiska. Konieczne będzie opracowanie sposobów produkcji żywności w miejscu, w którym nie są. Przecież zapasy z Ziemi będą albo przerywane, albo w ogóle nie będą istnieć.
W przeboju „Martian” 2015 Mark Watney (Matt Damon) słynnie przedstawił sadzenie ziemniaków w improwizowanej szklarni po tym, jak wpadł w trudną sytuację podczas epickiej burzy, która spowodowała, że reszta załogi przerwała misję i odleciała bez niej. Korzystając z opakowania próżniowego pozostawionego po misji, Watney posadził ziemniaki na planetarnej „glebie”, wyekstrahował wodę poprzez reakcje chemiczne i zapłodnił swój pączkujący plon ziemniaków liofilizowanymi odpadami załogi.
Wydaje się to dość prostym sposobem uprawy roślin na Marsie. Ale tak nie jest.
„Rzeczywistość nawet nie zbliża się do rozwiązania kinowego” - powiedział Ralph Fritsche, starszy kierownik projektu w Kennedy Space Center w NASA.
NASA planuje wysłać astronautów na Marsa w latach 30. XX wieku. Szef SpaceX, Ilon Musk, zaproponował agresywną kampanię kolonizacji planety, opartą na międzyplanetarnym systemie transportowym (SMT). Ale nawet jeśli SpaceX ma doświadczenie w transporcie ludzi na Marsa, nadal nie ma planu, w jaki sposób mogą tam mieszkać i produkować żywność kosztem ziemi. Biorąc pod uwagę, że wysyłka żywności z Ziemi na Marsa będzie kosztować około 1 miliarda dolarów rocznie na osobę, staje się oczywiste, że pilnie potrzebujemy kolejnego planu dostarczenia żywności przyszłym marsjańskim badaczom.
„Ilon Musk był trudnym wyzwaniem dla świata”, powiedział Daniel Batcheldor, profesor fizyki i nauk kosmicznych w Florida Institute of Technology oraz dyrektor projektu Instytutu Kosmicznego Buzz Aldrin. „Wiemy, że nie możemy dostarczyć masy niezbędnej do powierzchni Marsa wysłanej z Ziemi. Musimy stworzyć stabilną kolonię na Czerwonej Planecie, która nie będzie zależała od ziemskich zasobów ”.
Myśląc o stworzeniu pierwszej kolonii marsjańskiej lub wsparciu dla małej grupy astronautów NASA, naukowcy pracują nad opracowaniem nowych strategii uprawy roślin poza Ziemią.
Fritsche i jego kolega z NASA Trent Smith połączyli siły z naukowcami z Buzz Aldrin Space Institute, aby zbadać, jakie są prawdziwe metody uprawy żywności na Marsie. Chociaż wykorzystanie fizycznych odpadów astronautów jako nawozu może odgrywać pewną rolę, będziemy potrzebować wszystkiego (od usuwania toksyn z organizmów do „bakterii projektantów”) w celu stworzenia marsjańskiej wersji gleby, którą mamy na Ziemi.
„W marsjańskim regolicie nie powinno być materii organicznej. Do przetwarzania składników odżywczych będziesz potrzebował destruktorów, aby zniszczyć to, co tam jest i udostępnić je (w odpowiedniej formie) do wykorzystania przez rośliny ”- powiedział Fordham Brooke Wheeler, profesor nadzwyczajny w college'u astronautyki. „Będzie to jedna z potencjalnych strategii tworzenia kolonii, która jest bardziej odporna na przetwarzanie odpadów, niezależnie od tego, czy należą one do ludzi, roślin czy innych odpadów organicznych”. Wheeler i jego kolega Drew Palmer (adiunkt nauk biologicznych w Florida Institute of Technology) używają marsjańskiego regolitu, mając nadzieję na zbadanie procesu wykorzystywania własnych zasobów podczas ludzkiej misji na Czerwonej Planecie. Symulator (proszek ze skał wulkanicznych z Wysp Hawajskich) nie zawiera żadnych składników odżywczych niezbędnych do wzrostu roślin, ale przede wszystkim przypomina marsjański regolit.
Sałata, która była uprawiana tylko w marsjańskim symulatorze (bez dodawania składników odżywczych), produkowała tylko małe liście w laboratorium (FIT / Buzz Aldrin Space Institute).
Chociaż symulator regolitu to dobry początek, Wheeler i Palmer rozumieją swoje ograniczenia. Jednym z największych wyzwań przyszłości jest to, jak marsjańscy astronauci „wyeliminują” toksyczne substancje kosmiczne, o których wiadomo, że są obecne na planecie. Jak potwierdził NASA Curiosity Martian Science Laboratory, marsjański regolit został wypełniony solami nadchloranowymi, które są wykorzystywane w procesach przemysłowych na Ziemi i są znane z tego, że powodują problemy z tarczycą. Usunięcie nadchloranów z marsjańskiego regolitu sprawi, że zasoby będą odpowiednie dla rolnictwa.
„Kiedy zaczynamy wprowadzanie mikrobów, chcielibyśmy użyć mikrobów inżynieryjnych, które mogą wyeliminować toksyczne nadchlorany, które będą bardzo w glebie” - powiedział Palmer. „Możesz zacząć je projektować teraz, na Ziemi”.
Ale to nie jest ostatni punkt. Ponieważ na Marsie są mikroorganizmy glebowe, które stanowią podstawę cykli życiowych rządzących ziemską biosferą, musimy wprowadzić bakterie i rośliny strategiczne do marsjańskiego regolitu, aby uzyskać najwięcej składników odżywczych. „Wierzymy, że w dłuższej perspektywie ponowna rejestracja mikrobów i organizmów, które współistnieją z roślinami (na Ziemi), stworzy zrównoważone cykle azotu i fosforu (na Marsie)” - powiedział Palmer.
Nawozy są surowcem tych cykli, więc planując marsjańskie rolnictwo musimy rozważyć, w jaki sposób zostanie ono dostarczone. Czy będą to dostawy z Ziemi? Czy będzie produkowany lokalnie, aby zmniejszyć koszty i uzależnienie od naszej planety?
„Aby uzupełnić ten system, musisz zbudować więcej struktur” - dodał Palmer.
Naukowcy są przekonani, że zanim dana osoba postawi stopę na Czerwonej Planecie, misja robotyczna mogłaby lecieć miesiąc wcześniej i przygotować marsjański regolit dla rolnictwa. Boty rolnicze mogą wyodrębniać regolit i wykonywać zadania w celu usunięcia nadchloranu, wprowadzając niezbędną biologię do stworzenia cykli niezbędnych do przetrwania roślin. Chodzi o to, aby stworzyć rentowne gospodarstwa, zanim nadejdzie ludzka misja. Astronauci dotrą do gotowego miejsca ze świeżą żywnością, a także systemami podtrzymywania życia (dopływ tlenu i dostosowanie toksyn).
Liście sałatki rosną w marsjańskim symulatorze z dodatkiem składników odżywczych. Rezultatem są zdrowe liście (FIT / Buzz Aldrin Space Institute).
Z produkcją produktów na Marsie wiąże się wiele różnych problemów. Ale jedną z największych zalet fizycznej uprawy roślin będzie psychologia. Szef eksperymentalnego projektu „Veggie” Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, który wykorzystuje hydroponikę do zaopatrywania roślin w wodę i składniki odżywcze w mikrograwitacji, Trent Smith zdał sobie sprawę, że astronauci na posterunku orbitalnym cieszą się wielką radością z uprawy roślin w całkowicie sterylnym środowisku poza domem. „Ponieważ znajdują się na stacji kosmicznej, w bardzo nieprzyjaznym środowisku, ze wszystkimi tymi kablami i kablami ... Ale mają te małe rośliny, na których im zależy i które przypominają dom” - powiedział Smith. „Kiedy pojedziemy na Marsa, będzie to bardzo ważny moment”.
Veggie zademonstrował proces rosnącej sałaty, który zrobił astronauta NASA Scott Kelly podczas swojej rocznej misji na pokładzie stacji kosmicznej z rosyjskim astronautą Mikhailem Kornienko. Ale astronauci pozostali zależni od ziemskich zapasów. Chociaż hydroponika może odgrywać rolę w uzupełnianiu diety marsjańskich odkrywców, w końcu musimy polegać na zasobach Czerwonej Planety, aby stworzyć i utrzymać warunki życia.
„Początkowo mogliśmy uprawiać hydroponikę. Hydroponika jest niezwykle skuteczna ”- powiedział Smith. „Ale jeśli zamierzasz pozostać na długo, to ma sens na regolitycznych systemach rolniczych. Będziesz mieć dwa różne sposoby uprawy roślin na jedzenie. ”
Bez względu na to, którą ścieżkę wybierzesz, będziesz musiał wykorzystać potencjał techniczny, aby dowiedzieć się, jak przebudować dom w niegościnnym środowisku.
„To tak, jakbyś wracał do wczesnego społeczeństwa agrarnego, kiedy tylko próbowaliśmy dowiedzieć się, jak uprawiać ziemię” - powiedział Batcheldor. „Ale zamiast żyznej gleby uprawiamy marsjańską ziemię”.
„Stworzenie stałej kolonii marsjańskiej w końcu naprawi naszą obecność na planecie” - dodał.
