©116. ИНТЕНСИВНАЯ СВЕТОКУЛЬТУРА ДЛЯ КОСМИЧЕСКОГО РАСТЕНИЕВОДСТВА.

О.В.Ильин НИ НПЦ "Олимп", Москва, Россия

Обеспечение оптимальных условий обитания экипажей космических кораблей предполагает создание на борту возобновляемых продовольственных ресурсов и воды, оптимального воздушного состава и полной утилизации и регенерации всех её технико-биологических составляющих.

Имеющиеся в литературе данные зачастую показывают низкий практицизм исследователей, значительную распыленность и "фундаментальность" самих исследований. Например, изучается выращивание в космических оранжереях тюльпанов, каланхоэ, льна и т.д. (Россия, США) или изучаются проблемы включения в состав экипажей двух коз (Япония).

Если говорить о возобновляемости продовольственных ресурсов, то прежде всего это относится к решению вопросов правильного конструирования космических оранжерей. Несколько таких решений уже предложено. (Беркович Ю.А. и др., 2005)

Замкнутые экологические системы жизнеобеспечения экипажей космических кораблей включают в себя отработанную на Земле и в ближнем космосе систему выращивания определенного ассортимента растительной пищи в максимально потребляемом виде, причем желательно многократно воспроизводимую без использования семян для каждого урожая. Это понятно, если учесть стоимость запуска в космос каждого килограмма груза и сложности организации семеноводства сразу многих видов растений на космическом корабле или на базе. Например, такие зеленные культуры, как петрушка, сельдерей, укроп, кинза, базилик и др. дают по мере своего культивирования в интенсивной светокультуре многократные срезки товарной зелени через каждые 5 - 10 дней (до 500 г/м2 сутки) в течении 1,5 - 2 и более лет, а брункресс при аналогичной продуктивности размножается вегетативным путем, не требуя вообще запаса семян на борту космического корабля.

Редис "Салатный" (автор Макарова Г.А., АФИ, г. Ленинград) имеет нежные неопушенные листья и растение полностью съедобно (150 - 180 г/м2 сутки), что одновременно снимает проблему утилизации его растительных отходов, но это растение уже требует длительного выращивания для получения семян или их запаса на борту корабля.

Нами отработан сорт томатов "Танюшка". Это суперкарлик, ультраскороспелый, период вегетации 47 дней, способный давать пасынки для укоренения. Плоды до 100 г весом (до 400 - 500 г/м2 сутки). При сборе и укоренении пасынков способен обеспечить конвейерное получение плодов высокого качества в течении нескольких лет, одновременно возобновляя страховочный объем семян.

Проходит доводочные испытания выведенный нами сорт огурцов "Подлунный", густота посадки 16 шт./м2, с прекрасными вкусовыми качествами, с нежной хрустящей мякотью, с долго не твердеющими семенами, теневыносливый, ультраскороспелый, партенокарпик с малой площадью листовой поверхности и частым расположением листьев, образующий женские завязи в пазухе каждого листа, в том числе и на боковых побегах. Легко поддается приему омоложения и в этом случае может плодоносить несколько месяцев подряд, что также снимает проблему семеноводства.

Следует особо отметить, что "космические" растения ни в коем случае не могут быть гибридами, а должны быть полноценные отработанные биологические сорта, способные многократно воспроизводить свое потомство, давая полноценные семена. Это относится ко всем видам растений, отбираемых для выращивания в космических условиях.

Анализ имеющегося сортового фонда перцев и баклажан показывает, что аналогичные по показателям результаты могут быть получены и на этих культурах, но технические и финансовые возможности НИ НПЦ "Олимп" пока сделать этого не позволяют, а ведутся ли такие работы где - либо ещё из литературы неизвестно. Здесь есть где приложить свои знания и опыт селекционерам.

Исключительную биологическую ценность для космонавтов имеет пищевой амарант - "хлеб инков". У этого растения листья могут употребляться в пищу, как свежий салат, а семена - на пищевую муку с высочайшим содержанием широкого спектра необходимых человеку аминокислот и ценнейшего лечебного масла. С этим растением селекционная работа должна вестись на карликовость и скороспелость растений при большой массе зерна. Предварительные исследования проведены, отработана агротехника выращивания амаранта на интенсивной светокультуре, но селекционная работа также требует больших площадей и финансирования работ.

В рационе космонавтов некоторая роль должна отводиться такому растению, как стевия - "медовая трава". Это лечебное растение - сахарозаменитель, слаще сахарозы в 300 раз. Нами полностью отработана агротехника его непрерывного выращивания в условиях интенсивной светокультуры (до 150 г/м2 сутки). Это растение с успехом может выращиваться в космических оранжереях.

Совершенно не отработано в прикладных исследованиях получение корнеплодных растений - моркови, свеклы, репы и др. Здесь очень важно получить такие сорта, которые будут иметь повышенный товарный коэффициент, т.е. при малом весе листьев иметь большие корнеплоды, при коротком периоде вегетации с учетом семеноводства.

К ассортименту салатный растений следует подходить весьма осторожно, т.к. целый ряд их, например, шпинат, способны в неограниченных количествах накапливать за время вегетации любые вредные составляющие, в т.ч. тяжелые металлы, нитраты и т.д. В то же время, некоторые салатные растения способны образовывать органически связанные соединения микроэлементов, таких как йод, селен, двухвалентные формы железа и др., образуя лечебные растения, что может быть эффективно применено в экстренных случаях заболевания космонавтов в длительных космических перелетах.

Проблема регенерации субстратов в интенсивной светокультуре давно решена (Ермаков Е.И., 1975). Однако в условиях космоса этот вопрос детально не отработан, т.к. это связано с едкими веществами. При использовании в качестве космической оранжереи, например, устройств с цилиндрической посадочной поверхностью, решение этого вопроса может быть достигнуто путем помещения отработанного корневого модуля в замкнутую емкость, подачи в нее регенерирующей жидкости, а после цикла регенерации - откачки отработанной жидкости и в той же емкости принудительная промывка водой, после чего очищенный модуль снова может запускаться в работу.

При решении проблемы утилизации отходов нами предлагается использование дождевых червей, полностью перерабатывающих все органические отходы и растительные остатки, включая отходы жизнедеятельности человека. Одновременно дождевой червь является самым элементарным источником белковой пищи животного происхождения, легко размножается, весьма продуктивен и по питательной ценности не уступает мясу высших животных.

При разработках конструкций космических оранжерей, на наш взгляд, нельзя полностью заменять геотропизм растений фототропизмом. Многократно отражаясь и преломляясь от внутренних поверхностей отражателя, свет становится объемным, что весьма эффективно влияет на темпы роста, развития и продуктивность растений, качество выращиваемой продукции значительно улучшается. Этот прием нашел свое развитие при разработке конструкции установки ГОУВРИ и был многократно подтвержден при разработке агротехник выращивания различных культур, особенно злаковых и растений с вертикально расположенными листьями. Но объемный свет уже не будет в полной мере выявлять фототропизм растений.

Поиски технических решений обеспечения полноценной жизни растений в условиях космических кораблей и планетарных баз уже много лет ведутся по разным направлениям, но все они в конечном итоге приходят к основным решениям интенсивной светокультуры, разработанным на Земле. В условиях космических экспедиций и других планет на развитие растений влияет целый ряд дополнительных природных факторов, часть которых требуется полностью исключить (например, различные виды космических излучений) или найти приемлемые технические решения для разработок интенсивной светокультуры (например, отсутствие гравитации).

В связи с недостаточной и ненадежной проработкой очень многих вопросов космического растениеводства, как и вообще жизнеобеспечения космонавтов, становится очевидной ничем неоправданная поспешность организации обитаемой экспедиции на планету Марс и, тем более, создание там постоянной базы. При существующих темпах решения этих вопросов ожидать гарантированных результатов можно не ранее, чем через 50 - 60 лет. Требуется более глубокое и проработанное понимание вопросов проектирования, создания и эксплуатации космических оранжерей, адекватное решение многих проблем жизнеобеспечения человека в космосе.

Такой опыт земляне могли бы успешнее и дешевле получить, осваивая Луну, создав там "подлунную" базу для изучения многих вопросов жизни в космическом пространстве, отработки вопросов конструирования и испытания, как растениеводческих оранжерей, так и различного оборудования для межпланетных кораблей и планетарных баз. И в конечном итоге организовать лунный "Байконур", гораздо более эффективный для запуска марсианской экспедиции даже с энергетической точки зрения. В любом случае прикладные исследования в этом направлении следует значительно расширить.

Резюме:

Для гарантированного жизнеобеспечения экипажей космической экспедиции "Земля - Марс" следует шире использовать результаты разработок интенсивной светокультуры, испытав и внедрив их предварительно на кораблях - спутниках и на лунной космической базе.

Литература:

1. Беркович Ю.А. и др. Космические оранжереи: настоящее и будущее. М. 2005.

2. Ермаков Е.И. Исследование искусственных корнеобитаемых сред и разработка метода их регенерации. Автореферат. Л.1975.

3. Ильин О.В. и др. Производственная светокультура - будущее человечества. Труды Международной конференции "Ученые - возрождению сельского хозяйства России", Брянск, 2000.

4. Iliin O.V. Some aspect for intensive light culture growing. First Balkan symposium "Vegetables and Potatoes", Belgrade, Yugoslavia, 1996.