Filmis tundub kõik nii lihtne. Kuid selleks, et Marsil toitu kasvatada, peame looma pinnase nullist ja ehitama oma mini-biosfääri.
Inimeste maandumine Marsile on inimkonna ajaloos oluline sündmus. Elu väljaspool maapealset biosfääri jääb paljude jaoks unistus. Kuid jätkusuutliku lahenduse loomine Red Planetil nõuab selle keskkonna arengut. On vaja välja töötada toidu tootmise viisid kohas, kus nad ei ole. Lõppude lõpuks on Maa tarned kas katkendlikud või üldse mitte.
Mark Marneys (Matt Damon) kujutas 2015. aasta „Marsi“ lõhkekehas kuulsa kartuli istutamist improviseeritud kasvuhoones pärast seda, kui ta sattus raskesse olukorda eepilise tormi ajal, mis põhjustas ülejäänud meeskonna missiooni peatada ja ilma selleta lennata. Kasutades missioonist jäänud vaakumpakendit, istutas Watney kartulid planeedi “pinnasesse”, ekstraheeriti vett keemiliste reaktsioonide kaudu ja viljastas oma kasvava kartulisaagi külmkuivatatud meeskonnajäätmetega.
See tundub olevat üsna lihtne viis taimede kasvatamiseks Marsil. Kuid see ei ole nii.
„Reaalsus ei ole isegi kinematograafilisele lahendusele lähedane,” ütles Ralph Fritsche, NASA Kennedy kosmosekeskuse vanem toiduprojektide juht.
NASA plaanib saata 2020. aastatel astronaute Marsile. SpaceXi juhataja Ilon Musk pakkus välja planeedi koloniseerimise agressiivse kampaania, mis põhineb planeetidevahelisel transpordisüsteemil (SMT). Kuid isegi kui SpaceXil on kogemus inimeste transportimiseks Marsisse, pole veel plaani, kuidas nad saaksid seal elada ja toota toitu maa arvelt. Arvestades, et Maalt Marsile saadetav toit on umbes 1 miljard dollarit aastas inimese kohta, on ilmselge, et meil on hädasti vaja uut plaani, et pakkuda tulevastele Marsi teadlastele toitu.
„Ilon Musk andis maailmale raske väljakutse,” ütles Floridase Tehnoloogiainstituudi füüsika- ja kosmoseteaduse professor Daniel Batcheldor ja Space Institute, Buzz Aldrini projektijuht. „Me teame, et me ei saa anda Maalt saadetava Marsi pinnale vajalikku massi. Peame looma punase planeedi stabiilse koloonia, mis ei sõltu maistest tarnetest. ”
Kuigi me mõtleme esimese Marsi koloonia loomisele või väikese NASA astronautide rühma toetamisele, töötavad teadlased välja uusi strateegiaid taimede kasvatamiseks väljaspool Maad.
Fritsche ja tema kolleeg NASA Trent Smithist on teinud koostööd Buzz Aldrini kosmose instituudi teadlastega, et uurida, millised on Marsil toidu kasvatamise tegelikud meetodid. Kuigi astronautide füüsilise jäätmete kasutamine väetisena võib mängida rolli, on meil vaja kõike (alates toksiinide eemaldamisest organismidest „disainerbakteriteks”), et luua mullast pärit mulla versioon, mis meil on Maal.
„Marsi regolithis ei tohiks olla orgaanilist ainet. Toitainete töötlemiseks on vaja hävitajaid hävitada, mis seal on, ja teha see kättesaadavaks (õiges vormis) taimede jaoks, ”ütles astronautika kolledži dotsent Fordham Brooke Wheeler. „See on üks võimalik strateegia jäätmekäitlusele vastupidavama koloonia loomiseks, olenemata sellest, kas nad kuuluvad inimestele, taimedele või muudele orgaanilistele jäätmetele.” Wheeler ja tema kolleeg Drew Palmer (bioloogiateaduste professor Florida Tehnoloogiainstituudis) kasutavad Marsi regoliiti, lootes uurida oma ressursside kasutamise protsessi inimliku missiooni ajal Red Planetil. Simulaator (Havai saarte vulkaaniline kivipulber) ei sisalda taimede kasvuks vajalikke toitaineid, kuid enamasti meenutab ta Marsi regoliiti.
Salat, mida kasvatati ainult Marsi simulaatoris (lisamata toitaineid), tootis laboris ainult väikesi lehti (FIT / Buzz Aldrini kosmose instituut).
Kuigi regoliti simulaator on hea algus, mõistavad Wheeler ja Palmer nende piiranguid. Üks suurimaid tulevikuväljakutseid on see, kuidas Marsi astronaudid „kõrvaldavad” mürgised kosmilised ained, mis on teadaolevalt planeedil olemas. Nagu kinnitas NASA Curiosity Martian Science Laboratory, on Marsi regolit täis perkloraatsoolasid, mida kasutatakse Maal tööstuslikes protsessides ja mis teadaolevalt põhjustavad kilpnäärme probleeme. Perkloraatide eemaldamine Marsi regolitist teeb ressursiks sobiva põllumajanduse.
„Kui alustame mikroobide juurutamist, tahaksime kasutada insenerirohkeid mikroobe, mis võivad kõrvaldada mürgised perkloraadid, mis on väga palju mullas,” ütles Palmer. "Saate neid nüüd Maal kujundada."
Kuid see ei ole viimane punkt. Kuna Marsil on mulla mikroobid, mis moodustavad Maa biosfääri reguleerivate elutsüklite aluse, peame Marsi regolithisse tutvustama baktereid ja strateegilisi taimi, et saada kõige toitaineid. „Me usume, et pikas perspektiivis loovad taimedega samaaegselt eksisteerivate mikroobide ja organismide ümberregistreerimine säästvaid lämmastiku- ja fosforitsükleid (Marsil),” ütles Palmer.
Väetised on nende tsüklite tooraine, mistõttu Marsi põllumajanduse planeerimisel peame kaaluma, kuidas seda tarnitakse. Kas see on tarned Maa peal? Või toodetakse see kohapeal, et vähendada meie planeedi kulusid ja sõltuvust?
„Selle süsteemi täiendamiseks peate ehitama rohkem struktuure,“ lisas Palmer.
Uurijad usuvad, et enne, kui inimene Red Planetile jalga asetab, võiks robotite missioon lennata kuu aega varem ja valmistada ette Marsi regoliti põllumajanduse jaoks. Talupoegad saavad ekstraheerida ja täita ülesandeid perkloraadi eemaldamiseks, tutvustades vajalikku bioloogiat, et luua taimede ellujäämiseks vajalikud tsüklid. Idee on luua elujõulised põllumajandusettevõtted enne inimese missiooni saabumist. Astronaudid jõuavad valmis kohale värskete toitude, aga ka elutugevussüsteemidega (hapnikuvarustus ja toksiinide reguleerimine).
Salatilehed kasvatatakse Marsi simulaatoris koos lisatud toitainetega. Tulemuseks on terved lehed (FIT / Buzz Aldrini kosmose instituut).
Marsi toodete valmistamisega on seotud palju erinevaid probleeme. Kuid füüsilise taimekasvatuse üks suurimaid eeliseid on psühholoogiline. Trent Smith mõistis, et rahvusvahelise kosmosejaama eksperimentaalse projekti „Veggie” juhataja, kes kasutab hüdropoonikat taimede varustamiseks vee ja toitainetega, Trent Smith mõistis, et orbitaalses eelpostis asuvad astronaudid saavad suurt rõõmu kasvavate taimede kasvatamisest täiesti steriilses keskkonnas kodust eemal. „Sest nad on kosmosejaamas, väga vaenulikus keskkonnas, kõigi nende juhtmete ja kaablitega ... Aga neil on need väikesed taimed, mida nad hoolivad ja mis meenutavad kodu,” ütles Smith. "Kui me Marsisse läheme, on see väga tähtis hetk."
Veggie näitas salatikasvatusprotsessi, mille tegi NASA astronaut Scott Kelly ühe aasta pikkuse missiooni ajal kosmosejaamas, kus oli vene astronaut Mihhail Kornienko. Kuid astronaudid jäid sõltuvaks maistest tarnetest. Kuigi hüdropoonika võib olla oluline Marsi uurijate toitumise täiendamisel, peame me lõpuks sõltuma Red Planeti ressurssidest, et luua ja säilitada elutingimusi.
„Esialgu võiksime teha hüdropoonilist põllumajandust. Hüdropoonika on uskumatult tõhus, ”ütles Smith. „Aga kui sa tahad pikka aega jääda, siis on mõttekas juhtuda regoliitilistes põllumajandussüsteemides. Teil on kaks erinevat võimalust kasvatada taimi toiduks. ”
Sõltumata sellest, millist teed valida, peate kasutama tehnilist potentsiaali, et õppida ümberasustama ebameeldivas keskkonnas.
"See oleks justkui sa lähed tagasi varajase agraarühiskonna juurde, kui me lihtsalt üritasime välja selgitada, kuidas maad maha võtta," ütles Batcheldor. "Kuid viljakas pinnase asemel kasvatame Marsi mulda."
"Püsiva Marsi koloonia loomine kinnitab lõpuks meie kohaloleku planeedile," lisas ta.
