В Московском авиационном институте (национальный исследовательский университет) придумали, как обеспечить питанием российских космонавтов в ходе полётов на Луну и Марс. Учёные разработали клетки для кур, коз и других животных, где они смогут поддерживать физическую форму в невесомости. Благодаря этому космонавты в длительных командировках получат не только растительную пищу из специальных оранжерей, но и свежее мясо, молоко и яйца.
Исследователей МАИ интересует система жизнеобеспечения на будущих российских базах на Луне и Марсе. В ноябре 2023 года Правительство РФ одобрило совместный с Китаем проект Международной научной лунной станции, а генеральный директор «Роскосмоса» Юрий Борисов заявлял, что высадка отечественных специалистов на спутник Земли планируется к 2030 году.
Авторы разработки – доцент университета Валерий Рожнов и студентка Лала Чурикова – отмечают, что в мире возник бум создания космических оранжерей. Проекты ведущих космических агентств, сосредоточенные на строительстве баз на Луне и покорении Марса, включают в себя решение проблемы питания экипажа при длительном пребывании на орбите Земли, на её спутнике или другой планете. Одна из главных задач – получить качественную растительную и животную пищу. Чтобы частично воспроизводить рацион экипажа, последние 50 лет учёные разных стран занимаются строительством наземных комплексов по отработке технологий культивирования зелени и разведения животных.
В МАИ предложили использовать клетку-контейнер (преимущественно для домашних кур) с возможностью поддержания ими физической активности в период нахождения на Луне или Марсе. Ускорение свободного падения на Луне составляет 1,625 метра в секунду в квадрате – около 16,6 процента от ускорения на поверхности Земли. Поэтому, если животное не будет тренировать мышцы, оно погибнет.
Модель включает беговую дорожку с механизмом, приводящим ленту в движение, лоток, кормушку, а также манипулятор – специальное устройство, которое имитирует захват какого-либо предмета.
Птица, коза или свинья могут брать корм, только стоя перед кормушкой. В этот момент включается манипулятор и прижимает животное к запущенной беговой дорожке, имитируя силу тяжести. Кормушка открывается, и животное идёт за пищей по ленте. Так оно получает необходимую кардионагрузку. По окончании тренировки механизм останавливается и манипулятор отпускает животное.
– Проведённые эксперименты на курах показали, что уменьшение силы тяжести в условиях невесомости приводит к гиподинамии. Они все страдали сердечно-сосудистыми заболеваниями. Продолжительность жизни птиц была короткая, яйценоскость низкая. Наша технология позволяет птицам и животным получать необходимые физические нагрузки, – объясняет Валерий Рожнов. – Им нужны упражнения с повышенным весом. В нашей модели мы создали что-то вроде седла, которое, как рука, опускается сверху и захватывает туловище животного с усилием, аналогичным тому, которое даёт человеку скафандр. Благодаря ему люди на орбите сохраняют мышечную массу.
При длительных командировках покорителям Вселенной придётся научиться доить коз и готовить мясные блюда, добавляет Рожнов:
– Козы способны давать молоко около пяти-шести лет. Если будут рождаться козлики, космонавты должны уметь их разделывать. С курами то же самое. По нашим расчётам, на каждого находящегося на лунной базе человека для полноценного питания мясом необходим конвейер из 46 птиц.
Собеседник подчёркивает, что в идеале этим проектом нужно заниматься в условиях, максимально приближённых к космическому полёту. Пока что все исследования учёные проводят на Земле.
Российские агротехнологии пригодятся в космосе
На российской пилотируемой научно-исследовательской орбитальной станции «Мир» более 10 лет действовал биологический модуль «Природа», где жили животные. Там в инкубаторах удалось получить птенцов перепелов, но для развития организма выживших особей невесомость оказалась непреодолимым препятствием. Проблему решили в 1999 году, когда под контролем российских учёных на свет появились 37 птенцов. Однако в 2001 году станция закончила своё существование, и опыты в этом направлении приостановились. В основном специалисты всего мира сосредоточены на выращивании сельскохозяйственных культур.
Сегодня зелень активно выращивают на Международной космической станции. В американском сегменте станции Freedom и в модуле Columbus (европейская лаборатория) работают оранжереи для получения салатных овощей в условиях микрогравитации. В Европейском космическом агентстве реализуются проекты AgroSpace-MELiSSA и EDEN, посвящённые созданию систем культивирования растений на лунной и марсианской базах. Исследователи в ЕС и США заняты, в частности, подбором подходящих семян и сортов пшеницы, картофеля, соевых бобов, салатов, свёклы и риса. Также в NASA и в Китайском исследовательском тренировочном центре для астронавтов в Пекине реализуются проекты пищевых оранжерей замкнутого типа. Однако агротехнологии пока находятся на стадии наземной отработки.
Цветок циннии на борту Международной космической станции.Фото: NASA Johnson/Flickr/CC BY-NC 2.0 DEED
Для России подобные системы жизнеобеспечения весьма актуальны в рамках космической программы «Роскосмоса» и строительства совместной с Китаем базы на Луне. Отечественные архитекторы уже создают прототипы научно-исследовательских баз на спутнике Земли.
Первые исследовательские космические оранжереи («Оазис-1») появились в СССР на орбитальном комплексе «Союз-10 – Салют» в 1971 году. С конца 1980-х годов Институт медико-биологических проблем РАН (ИМБП РАН) совместно с РКК «Энергия» разрабатывают технологию так называемого конвейерного посева – с определённым временным интервалом высеивают разновозрастные растения, предназначенные для выращивания в условиях микрогравитации. Сейчас в российском модуле МКС выращивают капусту, редис и другие культуры. В ИМБП РАН прошли испытания нескольких наземных прототипов цилиндрических конвейерных салатных оранжерей (включая технологии получения моркови, перца и томатов).
Одним из самых амбициозных проектов создания экосистемы для жизни на других планетах считается «Биосфера-2» в Аризоне. Эксперимент с участием восьми человек начался в 1991 году и продлился два года. Под огромным стеклянным куполом специалисты имитировали все семь биомов планеты – от пустыни до океана. Там жили козы, свиньи и птицы. Однако эксперимент завершился неудачей, одной из причин стала нехватка углекислого газа для питания растений.
21 августа 2023