Este posibil să cultivi cartofi pe Marte? De ce cartofii sunt cel mai inovator aliment

Protagonistul filmului este uitat pe Marte, dar nu disperă - crește cartofi pe planeta roșie și chiar reușește să decoleze pe o navă spațială fără hublouri. Mulți telespectatori au o întrebare: este posibil în realitate? Am cerut experților să comenteze asupra unor puncte controversate.

Poate o prelată să fie atât de puternică încât să reziste la toate acestea - atât furtuna de pe Marte, cât și zborul? (Nu s-a rupt imediat.)

Dmitri Pobedinsky, fizician, popularizator al științei, autor al unui blog video„Fizica de la Pobedinsky” :

Prelata este puternică pentru atmosfera marțiană. Este foarte rarefiată, presiunea la suprafață este de 160 de ori mai mică decât pe Pământ. Prin urmare, este probabil ca prelata să poată rezista la o astfel de încărcare. Dar, desigur, trebuie să calculați mai precis.

Prelata din film nici măcar nu pare să se fi rupt, ci pur și simplu a alunecat în timp ce nava aproape a intrat pe orbită. Poate că nodurile au fost dezlegate de la suprasarcină și vibrații.

Este posibil să cultivi cartofi din pământul marțian, fertilizându-i cu deșeuri umane?

Dmitri Pobedinsky: Solul marțian este format din compuși anorganici. Ca nisipul. Este posibil să crești ceva în nisip? Dacă da, atunci va funcționa în solul marțian.

Alexey Saharov, președintele Consiliului Uniunii Agriculturii Ecologice:

Eroul lui Matt Damon a petrecut mai bine de un an (500 de sol) mâncând doar cartofi, la început hrănindu-se cu vitamine, dar apoi s-au terminat. Cu toate acestea, a păstrat un zâmbet frumos, fără semne de scorbut sau alte probleme - cu excepția faptului că a slăbit. Cum este posibil acest lucru?

Dietetician șef independent al Ministerului Sănătății Teritoriul Krasnodar Leila Kadyrova:

Va fi greu să vă îmbolnăviți de scorbut, mâncând doar cartofi. Cartofii conțin vitamina C, care, atunci când sunt gătiți corespunzător, rămâne în legume în cantități suficiente și permite organismului să reziste bolii.

"Marţian". Cadru de film

Dar vă asigur că nimic bun nu se va întâmpla cu sănătatea unei persoane care mănâncă un singur cartof timp de un an. Ce este un cartof? Aceasta este o legumă destul de satisfăcătoare, cu amidon, care practic nu conține proteine ​​și grăsimi. Acesta este un aliment cu carbohidrați. Dacă pentru o lungă perioadă de timp organismul nu primește proteine, înseamnă că nu va avea „material de construcție” pentru toate sistemele vitale ale corpului. O persoană va simți slăbiciune și lipsă de energie, performanța sa va scădea, funcțiile ficatului, ale sistemului nervos și circulator, iar pancreasul vor fi perturbate. Dacă nu există grăsimi în dietă, atunci funcția creierului se va înrăutăți, vor începe probleme cu intestinele, pot apărea boli ale articulațiilor.

Absolut, mâncând doar cartofi, este imposibil să mori de foame. Dar câștigarea a numeroase boli de imunitate este destul de realistă. Organismul își va pierde pur și simplu capacitatea de a lupta împotriva infecțiilor virale.

Eroul filmului dă foc hidrogenului pentru a face apă. Este cu adevărat posibil? Poți încerca să faci asta acasă?

Dmitri Pobedinsky: Când hidrogenul este ars, se produce de fapt apă. Este dificil să faci asta acasă. La urma urmei, este nevoie de cel puțin hidrogen și nu se vinde în magazin, până la urmă, un gaz exploziv.

Ce este o praștie gravitațională?

Dmitri Pobedinsky: Slingul gravitațional este o manevră gravitațională. Puteți să zburați pe lângă planetă și să vă construiți traiectoria într-un mod atât de viclean încât, după zborul planetei, viteza dvs. să crească și fără utilizarea motoarelor. Trucul este că există un schimb de energie de mișcare cu planeta. Viteza și energia navei spațiale cresc. Energia planetei scade cu aceeași cantitate, dar are o masă atât de mare încât scăderea vitezei sale este neglijabilă.

Ar putea supraviețui o persoană într-un aparat care decolează de pe Marte fără ferestre și acoperiș?

Dmitri Pobedinsky: Dacă activitatea vitală a unei persoane este susținută de un costum spațial, atunci cred că da, poți decola fără hublouri.

De ce nu a murit personajul principal din cauza radiațiilor pe Marte? Mai ales folosind un reactor pentru încălzire?

Dmitri Pobedinsky: Pentru încălzire nu a folosit un reactor, ci un generator termoelectric cu radioizotop. Conține o substanță radioactivă în care are loc un proces lent de descompunere radioactivă, și nu o reacție nucleară. În general, dacă îl deconectați de la sarcină, va genera căldură. În același timp, dacă nu este deteriorat, fondul de radiații din jurul său va fi mai mare decât cel natural, dar nu fatal.

Anterior, exista chiar și o practică de a instala astfel de piese în zone greu accesibile - în taiga, tundra. Pentru a alimenta balize sau alte mijloace autonome de comunicare.

Un alt lucru este radiația solară. Atmosfera de pe Marte este rarefiată, nu protejează bine de ea. Dar nici acolo nu mergeau goi, ci erau în costume spațiale. Acestea protejează împotriva radiațiilor solare.

Chiar poate fi un vânt atât de puternic pe Marte?

Dmitri Pobedinsky: Vântul de pe Marte poate fi rapid, dar este foarte rarefiat. Prin urmare, cea mai puternică vreme rea marțiană va strica cel mult coafura.

Cu ce ​​este egal un sol?

Dmitri Pobedinsky: Un sol este o zi marțiană. Este aproape ca al nostru - 24 ore 39 minute 35,24409 secunde.

Cum a avut Hermes suficient combustibil să se întoarcă la jumătatea drumului înapoi pe Marte, să-l ia pe Matt Damon și să zboare înapoi?

Dmitri Pobedinsky: Nu ai nevoie de combustibil pentru a zbura în spațiu! Zbori prin inerție. Prin urmare, folosind manevre gravitaționale, cred că este posibil să navighezi între planete pentru o perioadă destul de lungă (combustibil este necesar doar pentru a corecta orbita și pentru a trece de pe o orbită pe alta). Cu astfel de manevre, multe nu sunt necesare.

Cum au reușit eroii să „înoate” atât de faimos în spațiul cosmic fără un cablu de siguranță?

Dmitri Pobedinsky: Nu am nici o idee. O mișcare incomodă - și vei zbura departe de gară acasă.

Ce ai confundat, ca fizician, în film?

Dmitri Pobedinsky: Confuz de modul în care el, după ce a străpuns mănușa, și-a putut controla mișcarea. La urma urmei, dacă aplicați forță nu asupra centrului de greutate, atunci veți fi răsucite. Și găsirea centrului de greutate este destul de dificilă.

A fost jenant cum a sigilat sticla crăpată a costumului spațial cu bandă adezivă. Nici măcar nu este o chestiune de rezistență, ci de lipiciitate și etanșeitate - cum a sigilat totul perfect atât de repede, în timp ce era și într-un costum spațial?

Totuși, în toate filmele în care nava spațială se rotește pentru a crea gravitație artificială, forța Coriolis nu este luată în considerare. Ea te-ar împinge constant într-o parte.

Pe Marte, gravitația este de 3 ori mai slabă. Nu l-am văzut în film. Dar ar trebui să fie tangibil: este la fel cu a cântări douăzeci în loc de șaizeci de kilograme, de exemplu.

Un alt lucru jenant este că există iluminare în interiorul costumului spațial. Orice șofer știe că dacă lumina este aprinsă în mașină, atunci pe geam apare o reflexie. Va fi la fel și într-un costum spațial. Lumina va fi reflectată de pe suprafața interioară și va fi greu de văzut prin sticlă.

"Marţian". Cadru de film

O fotografie din filmul „Marțianul”, în care personajul principal Mark Watney echipează o seră pentru cultivarea cartofilor

The Martian / Twentieth Century Fox Film Corporation, 2015

Rezultatele preliminare ale unui experiment de cultivare a cartofilor în condiții marțiane au fost pozitive, potrivit Centrului Internațional de Cartofi (CIP) din Peru într-un comunicat de presă postat pe site-ul organizației. După cum arată un videoclip înregistrat de o cameră în interiorul unui recipient sigilat, tuberculii au reușit să germineze chiar și în sol destul de uscat și la presiune atmosferică scăzută.

De câțiva ani, cercetătorii desfășoară experimente privind cultivarea culturilor în condiții cât mai apropiate de cele marțiane. Cu ajutorul lor, oamenii de știință speră să determine dacă plantele pot supraviețui pe o altă planetă, precum și cât de potrivite vor fi pentru consumul uman. Astfel, studiile arată că unele culturi sunt într-adevăr capabile să existe la presiune și umiditate atmosferică scăzute, dar numărul de astfel de experimente este încă prea mic pentru a judeca fără echivoc viabilitatea plantelor.

Un nou experiment al Centrului Internațional de Cartofi (CIP) și al agenției aerospațiale NASA a fost lansat pe 14 februarie 2016. Cercetătorii de la Universitatea Peruană de Inginerie și Tehnologie au creat o platformă specială bazată pe satelitul CubeSat, unde a fost amplasată o cameră cu pământ din deșertul Pampa de la Hoya, unul dintre cele mai uscate locuri de pe Pământ. În interiorul instalației sub presiune, agronomii au reprodus temperatura marțiană, presiunea atmosferică și nivelurile corespunzătoare de oxigen și dioxid de carbon din aer. Solul a fost fertilizat cu apă în care s-au dizolvat nutrienții (aproximativ compoziție chimică sol și îngrășăminte, cercetătorii nu raportează nimic, cu toate acestea, este de remarcat faptul că pământul marțian real conține o cantitate mare de săruri de acid percloric (perclorati).

Starea plantelor a fost monitorizată cu ajutorul unei camere montate pe un CubeSat modificat, care a monitorizat pământul non-stop. S-a dovedit că cartofii sunt capabili să germineze chiar și în sol arid (videoclipul arată plante plantate deja în 2017). În plus, potrivit lui Walter Amoros, unul dintre participanții la proiect, agronomii au reușit să obțină tuberculi, dar nu este raportat nimic despre calitatea și potrivirea lor pentru hrană. Cercetătorii nu spun nici ce fel de cartof a fost folosit pentru acest experiment.

Experții au ajuns la concluzia că viitorii coloniști ar putea probabil să crească cartofi pe Marte, dar pentru aceasta ar trebui mai întâi să sature solul cu substanțe nutritive și să-l slăbească, astfel încât tuberculii să primească suficient aer și apă. Pe viitor, agronomii plănuiesc să-și continue cercetările și să stabilească un minim suficient pentru cultivarea cartofilor.

Acesta este al doilea astfel de experiment al Centrului Internațional pentru Cartofi. După cum au raportat oamenii de știință anul trecut, pentru el 100 de tipuri de cartofi, care au fost deja testați anterior pentru supraviețuirea în condiții „marțiane”. Dintre candidații selectați, 40 de specii cresc în Anzi în condiții stâncoase și aride și rezistă la schimbări climatice extreme, în timp ce restul de 60 sunt soiuri modificate genetic adaptate să supraviețuiască în soluri cu conținut scăzut de apă și sare.

În 2015, oamenii de știință din Țările de Jos au efectuat și un experiment privind cultivarea culturilor. Sunt zece specii de plante din sol, cât mai asemănătoare cu solul marțian și lunar. În ciuda faptului că cercetătorii au reușit să obțină o recoltă, este de remarcat faptul că toate probele au fost în condiții de seră la temperatură, umiditate și iluminare constante.

Kristina Ulasovici

Trimiterea oamenilor pe Marte nu este o sarcină ușoară în sine, dar stabilirea unei colonii pe Marte va fi mult mai dificilă. Viața în afara biosferei Pământului fie va necesita provizii de hrană de pe planeta noastră natală, fie va trebui să creștem hrană la nivel local și, deoarece prima opțiune este complet nepractică și extrem de costisitoare pe termen lung, va trebui să recurgem la agricultură pe Planeta Rosie.

Dacă ați vizionat filmul „Marțianul”, atunci amintiți-vă cum personajul principal a crescut cartofi într-o seră folosind pământ marțian, fecale înghețate ale echipei de expediție și apă obținută în timpul unei reacții chimice.
„Realitatea este mult mai complicată”, spune Ralf Fritzsche, Chief Project Manager pentru producție Produse alimentare la Centrul Spațial Kennedy (NASA).
NASA intenționează să trimită astronauți pe Marte până în 2030, iar SpaceX de la Elon Musk propune un program agresiv de colonizare a Marte bazat pe Sistemul de transport interplanetar (ITS). Dar chiar dacă SpaceX reușește să trimită oameni pe Marte, ei nu au încă niciun plan despre cum vor cultiva alimente acolo.
Pentru a sprijini cel puțin o persoană pe Marte ar fi nevoie de cel puțin 1 miliard de dolari pe an - doar pentru mâncare. Evident, aici este nevoie de o abordare diferită.
„Elon Musk a oferit lumii o provocare”, a spus Daniel Batcheldor, profesor de fizică și științe spațiale la Institutul de Tehnologie din Florida și director al Institutului Spațial Buzz Aldrin. „Știm că nu putem susține o colonie de pe Marte doar pe Pământ. Colonia trebuie să devină autosuficientă pentru a supraviețui pe Planeta Roșie”.
Fritzsche și colegul de la NASA Trent Smith au făcut echipă cu oameni de știință de la Centrul Spațial Buzz Aldrin pentru a descoperi cum să crească de fapt ceva pe Marte. Deșeurile biologice de la astronauți pot fi de mare ajutor în această chestiune, dar pentru a crea un analog al solului pământului, avem nevoie de mult mai mult - de la detoxifianți ai solului până la bacterii artificiale.
„Regolitul marțian nu are materie organică”, spune Brooke Wheeler de la Colegiul de Aeronautică din Florida. în prezența lor, plantele pot consuma nutrienții din deșeuri.”
Wheeler și colegul ei Drew Palmer, profesor asistent de științe biologice la Institutul de Tehnologie din Florida, folosesc sol care imită solul marțian în speranța că pot găsi în continuare o modalitate de a cultiva alimente pe Marte. Analogul solului marțian folosit este nisipul vulcanic din Hawaii, căruia îi lipsesc nutrienții esențiali pentru plante.

Simularea regolitului marțian este un început bun, dar Wheeler și Palmer recunosc că simularea nu este completă. Una dintre principalele probleme cu care se vor confrunta viitorii colonizatori este toxicitatea solului marțian. regolitul marțian este plin la capacitate maximă cu săruri de perclorat, toxice pentru oameni, care sunt folosite în producție pe Pământ și pot provoca boli grave ale tiroidei. Înainte de a transforma Marte în teren agricol, avem nevoie de o modalitate de a scăpa de perclorați solul marțian.
„Suntem foarte interesați de crearea de microorganisme artificiale care pot curăța solul de substanțe toxice”, spune Palmer. „Acest lucru este foarte posibil aici, pe Pământ.”
Cercetătorii propun, de asemenea, trimiterea unei misiuni robotice pe Marte cu luni înainte ca primul om să pună piciorul pe suprafața planetei. Roboții vor putea pregăti regolitul marțian pentru utilizare eliminându-l de substanțele toxice și vor începe să planteze plante. Ideea este de a oferi astronauților o fermă funcțională atunci când ajung pe Marte, care nu numai că le va oferi provizii, ci și să ajute la menținerea sistemelor de susținere a vieții prin furnizarea de oxigen suplimentar și reglarea toxicității aerului.

Pe lângă sarcina practică, ferma de pe Marte va îndeplini și funcția de menținere a sănătății psihologice a membrilor expediției. Trent Smith, care a condus Proiectul Vaggie pe Stația Spațială Internațională, care folosește hidroponia pentru a furniza plantelor nutrienți în microgravitație, a văzut că astronauții de pe ISS se bucură de creșterea plantelor într-un loc altfel lipsit de viață.
„Pentru că sunt pe o stație spațială, într-un fel de mediu ostil, cu toate aceste cabluri și fire, doar cu metal și plastic în jur... când au aceste frunze și rădăcini în creștere de care au grijă - pentru ei este ca o bucată de casă, o mică bucată de natură”, notează Smith. „Acolo, pe Marte, va însemna mult”.
„Dacă am planifica o expediție de luni de zile, hidroponia ar fi suficientă – această metodă este extrem de eficientă”, spune Smith. „Dar din moment ce dorim ca expediția să rămână acolo mult timp, este logic să trecem la agricultură. Ambele metode pot fi folosite.”
Oricare ar fi cazul, va trebui să ne folosim toată ingeniozitatea ca specie pentru a învăța din nou să cultivăm, doar că de data aceasta în condițiile ostile ale unei alte planete.
„Este ca și cum ne-am întoarce la prima societate agrară când am învățat cum să cultivăm pământul”, spune Batcheldor. „Cu toate acestea, în loc să folosim solul fertil al planetei noastre, va trebui să creăm un sol nou pe Marte”.

Astăzi, 8 octombrie, va avea loc în Rusia premiera filmului lui Ridley Scott „The Martian”. Deci este posibil să cultivi cartofi pe Marte? Cercetătorul Bruce Bagby a spus că a început să studieze problema astronauților care își cultivă propriile produse în 1982.

Acum Bagby studiază perspectivele de autosuficiență ale astronauților atunci când creează primele colonii spațiale. În fotografia de mai jos, puteți vedea ridichi și salată verde crescând sub LED-uri într-una dintre camerele de cercetare. Aceste plante experimentează ceea ce este cunoscut sub numele de „fotoperioada orbitală” ISS, când ciclurile se repetă la fiecare 90 de minute: 60 de minute de lumină puternică și 30 de minute de întuneric. Culturile sunt cultivate folosind tehnologia hidroponică (fără sol) și udate cu o soluție hidroponică prin irigare prin picurare.

Din semințele care au fost în spațiu, au crescut porumb - rezultatul este surprinzător

Judecând după studii preliminare, rata de creștere a unor astfel de plante este ușor redusă în comparație cu creșterea plantelor din lotul martor, care cresc odată cu periodicitatea ciclului pământesc (16 ore pe zi și 8 ore pe noapte). Există numeroase provocări și beneficii pentru ideea de a cultiva alimente pe Marte. Când vine vorba de misiuni pe termen lung, pur și simplu nu este rentabil să iei mâncare cu tine dacă o poți cultiva local, spune Bugby într-un articol pentru Huffington Post.

Cu toate acestea, nu este vorba doar de mâncare. Culturile pot face mai mult decât să furnizeze hrană. Dacă 100% din toate alimentele sunt cultivate în sisteme închise, fotosinteza plantelor va menține oxigenul și dioxidul de carbon în echilibru perfect. Dar aceste gaze importante nu sunt în echilibru perfect în fiecare minut al fiecărei zile.

Plantele nu vor crește automat mai repede pentru a furniza oxigen suplimentar atunci când este necesar, așa că sunt necesare tampoane pentru a le stabiliza concentrația. Optimizarea în masă a unor astfel de tampoane - nu este o sarcină ușoară, deoarece trebuie să fie suficient de mari pentru a susține viața în perioadele de instabilitate, dar suficient de mici pentru a fi economice. Cu toate acestea, în sistemele de susținere a vieții, „mic” și „stabil” sunt concepte incompatibile. Timp de secole pe Pământ, oceanele masive au acționat ca astfel de tampon, dar nu există niciunul pe Marte.

Stoc suficient apa dulce- aceasta este a doua problemă care trebuie rezolvată pentru cultivarea hranei pe Marte. Plantele au nevoie de cel puțin 200 de litri de apă pentru a produce un kilogram de hrană. Vestea bună este că plantele reciclează și filtrează apa – chiar dacă udați rădăcinile cu apă nu prea curată, vaporii de apă care vor ieși din porii de pe frunze (stomatele) vor fi mai curați decât cea mai bună apă îmbuteliată. Atâta timp cât cultivăm alimente într-un sistem închis, vom avea apă destul de curată - și nu este nevoie de sisteme de filtrare de înaltă tehnologie.

Și acum, după conferința de presă a NASA, care a anunțat că pe Marte există apă sărată, te poți gândi la sistemele de susținere a vieții prin filtrarea sării din apa care se află deja pe planetă. Această tehnologie este deja folosită în orașele cu rezerve limitate de apă, așa că ar putea fi folosită și pe Marte.

A treia problemă majoră este lumina necesară pentru fotosinteză. Spre deosebire de plantele de interior, plantele cultivate nu pot supraviețui fără lumină puternică, procesele lor de fotosinteză sunt mai rapide. Într-un birou obișnuit (bine luminat!), există o sută de ori mai puțină lumină decât pe stradă și de 30 de ori mai puțină lumina minima necesare pentru a cultiva cartofi sau alte culturi. În același timp, Marte este de 1,5 ori mai departe de Soare decât Pământ și, deși atmosfera subțire a planetei filtrează minim radiația solară, intensitatea iluminării la suprafață este de aproximativ 60% din cea a pământului.

Cu toate acestea, în film, protagonistul Mark Watney, odată ajuns pe Marte, cultivă cartofi folosind iluminatul biroului într-o cameră concepută pentru a bloca radiațiile electromagnetice de la Soare. Designul unei sere marțiane este plin de dificultăți enorme. Este nevoie de o membrană extrem de puternică, transparentă, care să reziste la bombardamentul cu meteoriți. Trebuie să filtreze radiațiile cosmice, trecând activ fotosintetic.

În cel mai nou acest moment tehnologia folosește reflectoare de concentrare parabolice, iar lumina soarelui este transmisă prin fibră optică. Calculele arată că, cu astfel de tehnologii, precum și condiții optime de mediu, o suprafață de plantare de 25 de metri pătrați ar fi suficientă pentru o persoană.

Cercetările timpurii indică valoarea psihologică enormă a plantelor. Mark Watney și-a amintit despre plantele de cartofi de care era lipsit după recoltare. Când astronauții se întorc pe Pământ, ei vorbesc adesea despre experimente cu plante în creștere și despre legătura pe care o au cu acestea. Acum 10 ani, un astronaut care a petrecut un an în spațiu declara: „Expedițiile spațiale pe termen lung sunt imposibile fără plante”.

Planeta noastră este acest sistem închis care se grăbește prin spațiul cosmic. Cele mai bune minți de pe planetă sunt acum concentrate pe rezolvarea problemei consecințelor care au apărut ca urmare a unei schimbări aparent nesemnificative - o creștere a concentrației de dioxid de carbon din atmosferă de la 0,03% la 0,04%. Abia începem să înțelegem implicațiile și impactul acestei schimbări aparent minore.

Poate că aventurile lui Mark Watney îi vor inspira pe tineri să continue cercetările științifice și să contribuie la salvarea planetei noastre de la o posibilă distrugere.