ИССЛЕДОВАНИЕ КОСМОНАВТАМИ РАЗВИТИЯ РАСТЕНИЙ В НЕВЕСОМОСТИ В УСЛОВИЯХ ЗАМКНУТОЙ ЭКОСИСТЕМЫ

© Е.В.Попова, К.И.Кузьмина
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и проблемы профессиональной деятельности космонавтов"
2014 г.

Растения на борту космического корабля при длительных полётах могут служить источником кислорода, способствовать снижению психического напряжения космонавтов. Данная работа заключается в поиске условий роста растений в невесомости без использования специализированных установок.

Цель работы: изучить рост и развитие растений в условиях замкнутой экосистемы в невесомости; провести наблюдение за состоянием опытного образца растения на борту Международной космической станции (МКС).

Гипотеза: растение может существовать в замкнутом пространстве, поддерживая постоянство среды без стороннего вмешательства. Для этого необходимо создать изначально такие условия, которые отвечали бы потребностям растения в основных факторах роста, далее в результате круговорота веществ система будет поддерживать себя самостоятельно. Создавая такие системы на борту корабля, можно обеспечить космонавтов доступным кислородом, питанием, а также в значительной степени уменьшить затраты на техническое обслуживание зелёных посадок в невесомости.

Первоначальной задачей являлся поиск условий, при которых растение сможет существовать в замкнутом пространстве без стороннего вмешательства (объём системы, влажность, длительность светового и темнового периодов, количество элементов питания в субстрате). При определении оптимальных условий в качестве субстрата использовался гумусный горизонт серой лесной почвы. При подготовке к отправке опытного образца на МКС почва была заменена на хлопковую вату, но количество элементов питания соответствовало содержанию их в почве.

По результатам исследований было определено, что наиболее приспособленной и устойчивой экосистемой является система, содержащая хлорофитум (вегетативная масса растения за 5 месяцев увеличилась на 40%), объем экосистемы — 2 л, количество использованной влаги — 110 мл, длина светового периода — 7 ч, темнового — 17 ч, субстрат содержит (мг/кг почвы) калий — 8, фосфор — 120, азот — 7.

В качестве образца для проведения опыта на МКС был выбран салат сорта «Батавия», так как данное растение неприхотливо к условиям существования, при этом быстро увеличивает вегетативную массу. Растение помещалось в хлопковую вату, смоченную питательным раствором. Далее образец помещался в пластиковый сосуд, закрытый крышкой, затем герметично запаковывался в пластиковый пакет, потом укладку помещали в защитный темный чехол. 28 марта 2014 г. Олег Германович Артемьев, бортинженер экипажа МКС-39/40, доставил на МКС образец и провёл наблюдения за состоянием растения в условиях невесомости. В течение 7 дней исследований растение не подавало признаков угнетения, однако затем было выявлено избыточное увлажнение в системе, в результате чего растение начало гибнуть. На данный момент найден способ избегания подобных последствий: использование в качестве субстрата раствора полиакриламида, способного удерживать большое количество влаги и своевременно удовлетворять потребность растений в ней.

Выводы:

1. Лимитирующим фактором развития растений в экосистемах является влага.

2. Выявлены оптимальные значения параметров для роста и развития растений в условиях замкнутой экосистемы.

3. Экосистема на борту корабля должна быть устойчивой, обладать малым видовым разнообразием, входящие в неё виды должны иметь широкий диапазон оптимальных значений жизненно важных факторов.