Ученые вырастили картофель в «марсианском» климате. Как на самом деле вырастить картошку на марсе Можно ли вырастить картошку на марсе

В последнем научно-фантастическом фильме от Ридли Скотта, звезды кино-режиссерской индустрии, был продемонстрирован астронавт будущего, который впервые вступает на неприступную поверхность Марса. Кинокартина была снята в формате 3D в стиле компании Марвел. Зритель может увидеть там новые, ранее неизвестные примеры компьютерной графики, с помощью чего режиссер воссоздаёт интересные космические явления, например марсианскую грозу.

Вся съемочная команда и видео-мейкеры непосредственно сотрудничают с ведущими учеными НАСА, чтобы суметь создать наиболее точную картину. Мы взяли интервью у ведущего учёного НАСА, Дога Майнга, о том, что он считает насчёт этого необычного вида сотрудничества.

"В целом, думаю, что получится нечто очень и очень интересное. Мы прилагаем все усилия, чтобы воссоздать всё именно так, как есть на самом деле".

Фильм: пейзаж пустынных просторов Марса выглядит очень убедительным: скалы из красного камня, обширные пространства скалистого песка, созданные из смеси цифровых эффектов и фрагментов съемок в Иордании. Соответствует ли это тому, что есть на самом деле?

Наука: "На самом деле, все макеты поверхности планеты были созданы на основе реальных фотографий Марса. У нас есть несколько космических аппаратов, и именно они помогли нам со снимками. Марс - планета, развитие и изменение которой происходит в достаточно быстрых темпах. Тем более, учитывая то, что там находится один из самых крупных вулканов в Солнечной системе. Хотя кроме вулкана есть одна долина, и если её перенести в Соединённые Штаты, то она будет простираться от Восточного до Западного побережья. Видео-мейкеры поистине проделали очень хорошую работу, создав столько детальную картину".

Фильм: в фильме астронавт Марк Уотни (Даймон) сажает и выращивает картошку на Марсе, используя марсианский грунт и импровизированную систему орошения.

Наука: "Я уже предугадывал, что можно было бы сделать, придя я на работу в НАСА на 30 лет позже", - сказал Майнг, доктор философских наук и почвоведения из Техасского университета. "Я уверен, что можно было бы взять немного почвы, как сделал главный герой в кино, и положить туда картошку, добавив воду. Она могла бы начать расти, если был бы где-нибудь азот".

Фильм: чтобы вырастить свой картофель, Уотни подкармливал растение посредством твердых человеческих отходов (фекалиями) как своими, так и других космонавтов. Тем самым он смог обеспечить все необходимые питательные вещества растению, в том числе и азот.

Наука: "Если бы я был на Марсе, я бы сделал тоже самое", - сказал Майнг. "Мы не делаем подобного на Земле, потому что в этом нет никакой необходимости. Тем не менее, данный факт абсолютно реален. Помимо фекалий можно использовать и мочу. В ней также много азота".

Фильм: по факту, Марс очень "сухая" планета. Чтобы обеспечить полив водой свой картофель, главный герой создал импровизированную систему поливки, где сжигал кислород из системы жизнеобеспечения в его среде обитания от оставшегося космического корабля, где был водород. Определённо, первая попытка проделать нечто подобное окончилась неудачей.

Наука: "Да, вы знаете, этот момент нам показался особенно интересным. Нет никаких сомнений, водород сгорает. И если у вас есть источник кислорода, вы можете потенциально произвести воду. В теории, это действительно работает, но сделать это в тех условиях, в которых оказался главный персонаж, очень и очень затруднительно", - сказал Майнг.

Фильм: марсианские пыльные бури сопровождаются молниями и торнадо, появляющимися внезапно. Это действительно правда?

Наука: "Да, главный герой находится именно в одной из подобных областей. Там очень часто происходят пыльные бури. Они, можно сказать, охватили всю планету. Но данное явление происходит довольно быстро. Если бы мы в реальности оказались там, то наши аппараты смогли бы предвидеть её, и нам удалось скрыться".

Фильм: в кадре нашему глазу часто попадается шести колесный автомобиль, который выглядит ужасно знакомым. Почему в кино все космические аппараты и марсианские роверы имеют шесть колес?

Наука: "Подвеска таких кораблей без проблем может двигаться и вверх, и вниз", - говорит Майнг. "Если случается ситуация, когда одно из колес вдруг окажется не на земле, то это никак не помешает работе пяти другим. Абсолютно все космические аппараты на Марсе имеют именно 6 колес. Для будущих пилотируемых миссий, эта вещь очень важна".

Результаты оказались многообещающими

Научная организация под названием Международный центр картофеля и американскок аэрокосмическое агентство NASA провели эксперимент по выращиванию картошки в условиях, приближенных к марсианским. Несмотря на характерную для Марса сухую почву, необычный воздух и низкое атмосферное давление, многим сортам удалось успешно прорасти.

Об эксперименте сообщалось ещё в начале прошлого года, когда специалисты , наиболее подходящие для выращивания в «марсианских» условиях. Около половины этих сортов были выведены искусственно таким образом, чтобы требовать мало воды и быть невосприимчивыми к вирусам. Прочие сорта, которые были отобраны для эксперимента произрастают в Андах - они способны расти на каменистой почве в засушливой местности и хорошо переносят резкие климатические изменения.

Учёные посадили картофель в специальной «теплице» на базе спутника CubeSat. Внутри этой установки располагалась земля из пустыни Пампа де ла Хойя (одного из самых засушливых мест на Земле), Атмосферное давление, а также состав атмосферы соответствовали «марсианским», температура воздуха также соответствовала той, что обычно наблюдается на Красной планете. В почву добавлялись характерные для марсианского грунта минералы.

Эксперимент показал, что вырастить картофель на Марсе, скорее всего, реально,однако для этого потребуется предварительно насытить почву питательными веществами и разрыхлить ее - в этом случае клубни будут получать достаточное количество воды и кислорода.

Подобные эксперименты специалисты проводят, чтобы выяснить, сколь высоки будут шансы действительно растить те или иные продукты питания на Марсе - к примеру, если на Марс будет отправлена экспедиция, и подобный «огород» позволил бы обеспечивать пищей её участников.

В середине прошлого года специалисты из Голландии , что им удалось вырастить на почве, аналогичной марсианскому грунту, редис, горох, рожь и помидоры, причём все эти продукты оказались пригодны для употребления в пищу.

Главного героя фильма забывают на Марсе, но он не отчаивается — выращивает на красной планете картофель и даже умудряется взлететь на космическом корабле без иллюминаторов. У многих зрителей возник вопрос: возможно ли это в реальности? Мы попросили специалистов прокомментировать некоторые спорные моменты.

Неужели брезент может быть таким крепким, что все это выдержит — и бурю на Марсе, и полет? (Он ведь порвался далеко не сразу.)

Дмитрий Побединский, физик, популяризатор науки, автор видеоблога «Физика от Побединского» :

Брезент крепкий для атмосферы Марса. Она очень разреженная, давление на поверхности в 160 раз меньше, чем на Земле. Поэтому вполне вероятно, что брезент сможет выдержать такую нагрузку. Но, конечно, нужно более точно просчитывать.

Брезент в фильме, кажется, даже не порвался, а просто сполз, когда корабль почти вышел на орбиту. Возможно, от перегрузки и вибраций развязались узлы.

Можно ли вырастить картошку из марсианского грунта, удобрив его продуктами жизнедеятельности человека?

Дмитрий Побединский: Марсианский грунт состоит из неорганических соединений. Как песок. Можно ли что-то вырастить в песке? Если да, то и в марсианском грунте получится.

Алексей Сахаров, председатель Совета Союза органического земледелия:

Герой Мэтта Дэймона больше года (500 сол) провел, питаясь одной картошкой, сначала подкармливая себя витаминами, но потом и они закончились. Тем не менее, у него сохранилась прекрасная улыбка, никаких признаков цинги и других проблем — разве что, похудел. Как такое возможно?

Главный внештатный специалист-диетолог Министерства здравоохранения Краснодарского края Лейла Кадырова:

Цингой заболеть, питаясь одной лишь картошкой, будет сложно. Картофель содержит в себе витамин С, который при правильном приготовлении овоща остается в нем в достаточных количествах и позволяет организму противостоять заболеванию.

«Марсианин». Кадр из фильма

Но уверяю вас, что ничего хорошего со здоровьем человека, который в течение года будет питаться только одним картофелем, не произойдет. Что такое картошка? Это достаточно сытный, крахмалосодержащий овощ, который практически не содержит в себе белков и жиров. Это углеводсодержащая пища. Если продолжительное время организм не будет получать белков, то значит, у него не будет «строительного материала» для всех жизненно важных систем организма. Человек будет ощущать слабость и нехватку энергии, снизится его работоспособность, нарушатся функции печени, нервной и кровеносной систем, поджелудочной железы. Если в рационе не будет жиров, то ухудшится работа мозга, начнутся проблемы с кишечником, могут наступить болезни суставов.

Совершенно точно, употребляя в пищу одну только картошку, умереть от голода невозможно. Но заработать многочисленные болезни иммунитета вполне реально. Организм просто растеряет свою способность бороться с вирусными инфекциями.

Герой фильма поджигает водород, чтобы сделать воду. Это действительно возможно? И можно ли попробовать сделать такое дома?

Дмитрий Побединский: При горении водорода действительно получается вода. Дома это сделать проблематично. Ведь, как минимум, нужен водород, а в магазине он не продается, все-таки взрывоопасный газ.

Что такое гравитационная праща?

Дмитрий Побединский: Гравитационная праща — это гравитационный маневр. Можно пролететь мимо планеты и построить свою траекторию таким хитрым образом, что после пролета планеты ваша скорость увеличится, причем без использования двигателей. Хитрость в том, что происходит обмен энергией движения с планетой. Скорость и энергия космического корабля увеличиваются. На такую же величину уменьшается и энергия планеты, но у нее настолько огромная масса, что уменьшение ее скорости ничтожно.

Смог бы человек выжить в аппарате, который взлетает с марса без иллюминаторов и крыши?

Дмитрий Побединский: Если жизнедеятельность человека поддерживается скафандром, то думаю да, можно взлететь и без иллюминаторов.

Почему главный герой не умер от радиации на Марсе? Особенно, используя реактор для обогрева?

Дмитрий Побединский: Для обогрева он использовал не реактор, а радиоизотопный термоэлектрический генератор. В нем радиоактивное вещество, в котором происходит медленный процесс радиоактивного распада, а не ядерная реакция. В целом, если отключить его от нагрузки, он будет выделять тепло. При этом, если его не повредить, радиационный фон вокруг него будет выше естественного, но не смертельно.

Раньше даже существовала практика установки таких штук в труднодоступных местностях — в тайге, тундре. Для питания маяков или других автономных средств связи.

Другое дело — солнечная радиация. Атмосфера на марсе разреженная, плохо от нее защищает. Но и голенькими они там не гуляли, были в скафандрах. Они от солнечной радиации способны защитить.

Действительно ли на Марсе может быть такой сильный ветер?

Дмитрий Побединский: Ветер на марсе может быть быстрый, но он очень разреженный. Поэтому самая сильная марсианская непогода максимум испортит прическу.

Чему равняется один сол?

Дмитрий Побединский: Один сол — это один марсианский день. Он почти как наш — 24 часа 39 минут 35,24409 секунды.

Откуда у «Гермеса» было столько топлива, чтобы вернуться с полпути обратно на Марс, забрать Мэтта Дэймона и полететь обратно?

Дмитрий Побединский: Чтобы летать в космосе — топливо не нужно! Вы же летите по инерции. Поэтому, используя гравитационные маневры, думаю, можно курсировать между планетами довольно долго (топливо нужно только для корректировки орбиты и для перехода с одной орбиты на другую). При таких маневрах его много не надо.

Как героям удавалось так лихо «плавать» в открытом космосе без страховочного троса?

Дмитрий Побединский: Понятия не имею. Одно неловкое движение — и ты улетишь от станции восвояси.

Что вас, как физика, смутило в фильме?

Дмитрий Побединский: Смутило то, как он, проткнув перчатку, смог управлять своим движением. Ведь если прикладывать силу не к центру тяжести, то тебя будет крутить. А найти центр тяжести довольно трудно.

Смутило, как он лихо заклеил треснувшее стекло скафандра скотчем. Тут дело даже не в крепости, а в клейкости и герметичности — как он так быстро все идеально заклеил, еще и будучи в скафандре?

Еще во всех фильмах, где космический корабль вращается, чтобы создать искусственную гравитацию, не учитывают силу Кориолиса. Она бы постоянно сталкивала вас в бок.

На Марсе гравитация в 3 раза слабее. Не заметил этого в фильме. А ведь это должно быть ощутимо: это то же самое, что весить вместо шестидесяти килограммов двадцать, например.

Еще смутило то, что присутствует освещение внутри скафандра. Любой водитель знает, что если в салоне автомобиля горит свет, то на стекле появляется отражение. Так же будет и в скафандре. От внутренней поверхности будет отражаться свет и через стекло будет плохо видно.

«Марсианин». Кадр из фильма

Отправить людей на Марс – задача сама по себе непростая, однако основать на Марсе колонию будет куда сложнее. Жизнь вне Земной биосферы потребует либо поставок продовольствия с нашей родной планеты, либо же нам придется выращивать еду уже на месте, и поскольку первый вариант является совершенно непрактичным и крайне затратным в долгосрочной перспективе, нам придется прибегнуть к фермерству на Красной Планете.

Если вы смотрели фильм «Марсианин», то помните, как главный герой выращивал картошку в теплице, используя марсианскую почву, замерзший кал команды экспедиции, и воду, полученную в ходе химической реакции.
«В реальности все обстоит намного сложнее,» - говорит Ральф Фрицше, главный руководитель проекта по производству пищевых продуктов в Космическом центре им. Кеннеди (НАСА).
НАСА планирует отправить астронавтов на Марс к 2030-ому году, а компания SpaceX под руководством Илона Маска предлагает агрессивную программу по колонизации Марса, основой которой должна послужить Система Межпланетного Транспорта (ITS). Но даже если SpaceX удастся отправить людей на Марс, у них пока нет никакого плана относительно того, как они будут выращивать там пищу.
Чтобы содержать хотя бы одного человека на Марсе потребуется как минимум 1 миллиард долларов в год – только лишь на еду. Очевидно, что здесь нужен иной подход.
«Илон Маск предложил миру вызов,» - сказал Дэниел Бэтчельдор, профессор физики и космических наук во Флоридском технологическом институте, руководитель Космического Института Базза Олдрина. – «Мы знаем, что мы не в состоянии содержать колонию на Марсе на одних лишь поставках с Земли. Колония должна стать самодостаточной, чтобы выжить на Красной Планете».
Фрицше и его коллега из НАСА Трент Смит объединились вместе с учеными из Космического Центра Базза Олдрина, чтобы разобраться в том, как же все-таки вырастить что-либо на Марсе. Биологически отходы астронавтов могут стать неплохим подспорьем в этом деле, однако для того, чтобы создать аналог земной почвы нам потребуется много чего еще – от средств для детоксикации почвы до искусственных бактерий.
«В Марсианском реголите органика отсутствует,» - говорит Брук Вилер из Флоридского Технологического колледжа Аэронавтики – «Для того, чтобы использовать отходы, будь то экскременты или остатки пищи для компоста, потребуются редуценты, организмы, минерализующие органические вещества (бактерии или грибы) – лишь в их присутствии растения могут потреблять находящиеся в отходах питательные вещества».
Вилер и ее коллега Дрю Палмер, доцент кафедры биологических наук во Флоридском Технологическом Институте, используют почву, имитирующую марсианскую, надеясь на то, что им все же удастся придумать способ выращивать пищу на Марсе. Использующийся аналог марсианской почвы – это вулканический песок из Гавайев, в котором отсутствуют необходимые для растений питательные вещества.

Имитация марсианского реголита – это неплохое начало, однако Вилер и Палмер осознают, что имитация неполная. Одной из основных проблем, с которыми будущим колонизаторам придется столкнуться, является токсичность марсианской почвы. Марсианский реголит набит под завязку токсичными для человека солями-перхлоратами, которые используются в производстве на Земле и способны вызывать серьезные заболевания щитовидной железы. Прежде чем превратить Марс в сельскохозяйственное угодье, нам потребуется способ избавить марсианскую почву от перхлоратов.
«Мы крайне заинтересованы в создании искусственных микроорганизмов, способных очищать почву от токсичных веществ,» - говорит Палмер – «Такое вполне возможно, здесь, у нас на Земле».
Исследователи также предлагают отправить роботизированную миссию на Марс за несколько месяцев до того, как первый человек ступит на поверхность планеты. Роботы смогут подготовить марсианский реголит к использованию, избавив его от токсичных веществ, и начнут высаживать растения. Идея заключается в том, чтобы по прибытию астронавтов на Марс предоставить им уже рабочую ферму, которая не только снабдит их провизией, но и поможет в поддержании систем жизнеобеспечения, давая дополнительный кислород и регулируя токсичность воздуха.

Помимо практической задачи, ферма на марсе будет выполнять еще и функцию по поддержанию психологического здоровья участников экспедиции. Трент Смит, руководя проектом «Вегги» на Международной Космической Станции, где для снабжения растений питательными веществами в условиях микрогравитации используется гидропоника, видел, с каким удовольствием астронавты на МКС занимались выращиванием растений в иначе безжизненном месте.
«Так как они находятся на космической станции, в, можно сказать, враждебных условиях, со всеми этими кабелями и проводами, с одним лишь металлом и пластиком вокруг… когда у них есть эти маленькие растущие листочки и корешки, о которых они заботятся – для них это как кусочек дома, небольшой кусочек природы,» - замечает Смит. «Там, на Марсе, это будет очень много значить».
«Если бы мы планировали экспедицию на месяцы, одной лишь гидропоники было бы вполне достаточно – этот способ крайне эффективен,» - говорит Смит. – «Но так как мы хотим, чтобы экспедиция осталась там надолго, есть смысл в том, чтобы переключиться на земледелие. Можно использовать и тот, и другой метод.»
Как бы там ни было, нам придется использовать всю нашу изобретательность как вида, чтобы вновь научиться земледелию, только на этот раз – во враждебных условиях другой планеты.
«Мы словно вернемся в состояние раннего аграрного общества, когда мы учились тому, как обрабатывать землю,» - говорит Батчельдор. «Однако вместо использования плодородной почвы нашей планеты, нам буквально придется создать новую почву на Марсе».