În filme, totul pare atât de simplu. Dar pentru a crește alimentele pe Marte, trebuie să creăm solul de la zero și să construim propria mini-biosferă.
Aterizarea oamenilor pe Marte va fi un eveniment reper în istoria omenirii. Viața dincolo de biosfera terestră rămâne un vis pentru mulți. Dar crearea unei soluții durabile pe planeta roșie va necesita dezvoltarea mediului său. Va fi necesar să se dezvolte modalități de producere a alimentelor într-un loc în care nu sunt. La urma urmei, proviziile de pe Pământ vor fi fie intermitente, fie nu vor exista deloc.
În filmul "marțian" 2015, Mark Watney (Matt Damon) a descris bine plantarea cartofilor într-o seră improvizată după ce a intrat într-o situație dificilă în timpul unei furtuni epice care a făcut ca restul echipajului să oprească misiunea și să zboare fără ea. Folosind ambalajele de vid rămase din misiune, Watney a plantat cartofii în "solul" planetar, a extras apă prin reacții chimice și și-a fertilizat cultura de cartof în creștere cu deșeuri de echipaj înghețate.
Acest lucru pare a fi o modalitate destul de simplă de a crește plantele de pe Marte. Dar nu este cazul.
"Realitatea nu se apropie nici măcar de o soluție cinematică", a declarat Ralph Fritsche, senior manager de proiect pentru produse alimentare la Centrul Spațial Kennedy, NASA.
NASA intenționează să trimită astronauți pe Marte în anii 2030. Șeful SpaceX, Ilon Musk, a propus o campanie agresivă de colonizare a planetei, bazată pe un sistem de transport interplanetar (SMT). Dar chiar dacă SpaceX are experiența de a transporta oameni pe Marte, nu există încă nici un plan pentru cum să trăiască acolo și să producă alimente în detrimentul pământului. Având în vedere că alimentele de transport maritim de pe Pământ pe Marte vor costa aproximativ 1 miliard de dolari pe an pe persoană, devine evident că avem nevoie urgentă de un alt plan pentru alimentarea viitorilor cercetători marțieni.
"Ilon Musk a prezentat o provocare dificilă lumii", a declarat Daniel Batcheldor, profesor de fizică și științe spațiale la Institutul de Tehnologie din Florida și directorul de proiect al Institutului Spațial, Buzz Aldrin. "Stim ca nu putem livra masa necesara pentru suprafata martiana trimisa de pe Pamant. Trebuie să creăm o colonie stabilă pe planeta roșie, care nu va depinde de resursele pământești ".
În timp ce ne gândim să creăm prima colonie marțiană sau sprijin pentru un mic grup de astronauți NASA, cercetătorii lucrează la dezvoltarea unor noi strategii pentru cultivarea plantelor din afara Pământului.
Fritsche și colegul său de la NASA, Trent Smith, s-au alăturat oamenilor de știință de la Institutul Spațial Buzz Aldrin pentru a investiga metodele reale de creștere a alimentelor pe Marte. Deși utilizarea deșeurilor fizice ale astronauților ca îngrășământ poate juca un rol, vom avea nevoie de tot (de la eliminarea toxinelor de la organisme la "bacterii de designer") pentru a crea versiunea marțiană a solului pe care o avem pe Pământ.
"Nu trebuie să existe o materie organică în regolitul marțian. Și pentru prelucrarea substanțelor nutritive, veți avea nevoie de distrugători pentru a distruge ceea ce există și a le pune la dispoziție (în forma corectă) pentru a fi utilizate de plante ", a declarat Fordham Brooke Wheeler, profesor asistent la colegiul astronautic. "Aceasta va fi o strategie potențială pentru crearea unei colonii care să fie mai rezistentă la prelucrarea deșeurilor, indiferent dacă acestea aparțin oamenilor, plantelor sau altor deșeuri organice". Wheeler și colegul său Drew Palmer (profesor asistent de științe biologice la Institutul de Tehnologie din Florida) folosesc un regolit marțian, sperând să exploreze procesul de utilizare a resurselor proprii în timpul unei misiuni umane pe planeta roșie. Simulatorul (piatra de rocă vulcanică din Insulele Hawaii) nu conține niciunul dintre nutrienții necesari pentru creșterea plantelor, dar seamănă cel mai mult cu regolitul marțian.
Salata, care a fost cultivată doar într-un simulator marțian (fără adăugarea de nutrienți), a produs numai frunze mici în laborator (FIT / Buzz Aldrin Space Institute).
Deși simulatorul regolith este un început bun, Wheeler și Palmer înțeleg limitele lor. Una dintre cele mai mari provocări viitoare este cum astronauții marțiști "vor elimina" substanțele cosmice toxice despre care se știe că sunt prezente pe planetă. După cum a confirmat laboratorul științific marțian al Curiozității NASA, regolitul marțian a fost ambalat cu săruri de perclorat, care sunt folosite în procesele industriale de pe Pământ și sunt cunoscute ca provoacă probleme tiroidiene. Îndepărtarea percloratelor din regolitul marțian va face resursa potrivită pentru agricultură.
Cand vom incepe introducerea de microbi, am dori sa folosim microbi ingineri care pot elimina perclorati toxice, care va fi foarte mult in sol, a spus Palmer. "Poți începe să le proiectezi acum, pe Pământ".
Dar acesta nu este ultimul punct. Deoarece pe Marte există microbi de sol care formează baza ciclurilor de viață care guvernează biosfera Pământului, va trebui să introducem bacterii și plante strategice în regolitul marțian pentru a obține cei mai mulți nutrienți. "Credem că, pe termen lung, re-înregistrarea microbilor și a organismelor care coexistă cu plante (pe Pământ) va crea cicluri durabile de azot și fosfor (pe Marte)", a spus Palmer.
Îngrășămintele sunt materia primă a acestor cicluri, deci atunci când planificăm agricultura marțiană, trebuie să luăm în considerare modul în care acestea vor fi furnizate. Vor fi provizii de pe Pământ? Sau va fi produs local pentru a reduce costul și dependența de planeta noastră?
"Pentru a completa acest sistem, trebuie să construiți mai multe structuri", a adăugat Palmer.
Cercetătorii cred că înainte ca o persoană să părăsească Planeta Roșie, o misiune robotizată ar putea zbura cu o lună mai devreme și să pregătească un regolit marțian pentru agricultură. Boții de fermă pot extrage regolitul și pot îndeplini sarcini pentru a îndepărta percloratul, introducând biologia necesară pentru a crea ciclurile necesare pentru supraviețuirea plantelor. Ideea este de a crea ferme viabile înainte ca misiunea umană să sosească. Astronauții vor ajunge la locul pregătit cu alimente proaspete, precum și sisteme de susținere a vieții (alimentarea cu oxigen și ajustarea toxinelor).
Frunzele de salată sunt cultivate într-un simulator marțian cu nutrienți adăugați. Rezultatul este frunze sănătoase (FIT / Buzz Aldrin Space Institute).
Multe probleme diferite sunt asociate cu producerea de produse pe Marte. Dar unul dintre cele mai mari avantaje ale cultivării plantelor fizice va fi psihologic. Șeful proiectului experimental "Veggie" al Stației Spațiale Internaționale, care utilizează hidroponie pentru a furniza plante cu apă și nutrienți în microgravitate, Trent Smith a realizat că astronauții din avanpostul orbital primesc o mare bucurie prin creșterea plantelor într-un mediu complet steril departe de casă. "Pentru că sunt într-o stație spațială, într-un mediu foarte ostil, cu toate firele și cablurile ... Dar au aceste mici plante care le pasă și care amintesc de acasă", a spus Smith. "Când mergem pe Marte, acesta va fi un moment foarte important."
Veggie a demonstrat procesul de salată în creștere, care a fost făcut de astronautul NASA, Scott Kelly, în timpul misiunii sale de un an la bordul unei stații spațiale cu astronautul rus Mihail Kornienko. Dar astronauții au rămas dependenți de aprovizionarea pământească. Deși hidroponica ar putea să joace un rol în completarea dietelor exploratorilor marțieni, în cele din urmă trebuie să depindem de resursele Plantei Roșii pentru a crea și a menține condițiile pentru viață.
"Inițial am putea face ferme hidroponice. Hidroponica este incredibil de eficientă ", a spus Smith. "Dar, dacă aveți de gând să stați mult timp, atunci este logic să se întâmple pe sistemele agricole regolitic. Veți avea două moduri diferite de a crește plantele pentru mâncare. "
Indiferent de calea pe care o alegeți, va trebui să utilizați potențialul tehnic pentru a învăța cum să vă refaceți într-un mediu inospitalier.
"E ca și cum te-ai întoarce la o societate agrară timpurie când încercam doar să ne dăm seama cum să pui terenul", a spus Batcheldor. "Dar în loc de pământ fertil, cultivăm solul marțian".
"Crearea unei colonii permanente marțiene va rezolva în sfârșit prezența noastră pe planetă", a adăugat el.
