CC BY
4УДК 629.78:581.54
Сравнительная характеристика современных технологий культивирования растений в условиях ближнего космоса
А.Э. Юницкий12 3
доктор философии транспорта
И.А. Деменская3 А.В. Кушниренко2 3
1 ООО «Астроинженерные технологии»,
г. Минск, Беларусь
2 ЗАО «Струнные технологии», г. Минск, Беларусь
3 Крестьянское (фермерское) хозяйство «Юницкого»,
г. Марьина Горка, Беларусь
ГГ
Рассмотрено несколько технологий растениеводства в ближнем космосе и определены факторы, влияющие на возможность их внедрения в условиях микрогравитации и ограниченного пространства. Проанализирована значимость микрогравитации для полноценного развития культур. Описаны технологии, предложенные А.Э. Юницким для разведения растений в околоземном пространстве, и перспективы использования новых методов, втом числе для озеленения пустынь. Представлены результаты экспериментов, проведённых на территории Крестьянского (фермерского) хозяйства «Юницкого», и показаны дальнейшие предпосылки развития органического сельского хозяйства на Земле, а также его применения на космическом индустриальном ожерелье «Орбита».
Ключевые слова:
космическая оранжерея, магнетизм, Международная космическая станция (МКС), растения в космосе, технологическая платформа uGreen, технология озеленения пустынь, Sustainable-BioTech, Sustainable Biosphere Cluster (SBC), uTerra.
UDC 629.78:581.54
Comparative Characteristics of the Current Technologies of Plant Cultivation in Near Space Conditions
A. Unitsky12 3
Ph.D. in Information Technologies (Transport)
I. Demenskaya3
A. Kushnirenka2 3
1 Astroengineering Technologies LLC, Minsk, Belarus
2 Unitsky String Technologies Inc., Minsk, Belarus
3 Unitsky's Farm Enterprise, Maryina Gorka, Belarus
PP
The authors have reviewed several technologies of crop production in near space and identified factors that influence the possibility of its introduction in microgravity and limited space. There is an analysis of the significance of microgravity for the full development of crops. The article includes description of the technologies proposed by A. Unitsky for breeding plants in near space and the prospects of using these new methods, including for desert gardening. There is also review of the results of experiments conducted on the territory of the Unitsky's Farm Enterprise. Also further stages of development of organic agriculture on the Earth as well as of its application on the Industrial Space Necklace "Orbit" are shown.
Keywords:
desert gardening technology, International Space Station (ISS), magnetism, plants in space, space greenhouse, Sustainable-BioTech, Sustainable Biosphere Cluster (SBC), uGreen technological platform, uTerra.
Введение
Технологии культивирования растений в околоземном пространстве могут использовать множество научных и технических методов, которые позволяют достичь результата в условиях невесомости и повышенного космического излучения.
Одной из основных распространённых технологий является гидропоника - способ выращивания культур в воде, в которую добавляются минеральные и питательные вещества. В космосе гидропонические системы предоставляют растениям необходимое питание и воду, а также изоляцию и пространство для культивирования. Для обеспечения достаточным светом и теплом применяются специальные системы освещения и обогрева, в частности светодиодные лампы, которые имитируют естественный солнечный свет. Кроме того, для создания оптимальных условий при разведении растений в околоземном пространстве используются особые методы. На Международной космической станции [МКС], к примеру, - система замкнутого цикла: все отходы обрабатываются и перерабатываются в новые источники питания и воду для растений [1]. Биологи и инженеры-космонавты продолжают предлагать новые технологии для улучшения процесса культивирования растений в космосе и увеличения урожайности и качества продукции.
В настоящее время рассматриваемая тема широко освещена в открытых источниках информации. По данным Академии Google, имеется более 4 млн публикаций, которые прямо или косвенно касаются вопросов растениеводства в космическом пространстве; проведённый патентный поиск указывает на более чем 1000 работ по этой теме [2]. Помимо обзорных статей и патентов Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) на постоянной основе публикует материалы о технологиях выращивания культур, осуществляя эксперименты на Земле и в космосе [3].
Можно выделить четыре ключевые области исследований, которые характеризуют технологию разведения растений на орбитальных станциях.
1. Создание устройств для выращивания культур в замкнутом пространстве.
Конструктивно данные устройства представляют собой многофункциональный аппарат, оранжерею, стеллаж, бокс, модуль. Основным их назначением является организация производства растений. Примером реализации устройства в виде модуля служит действующая система выращивания овощей Veggie [4]. Проект действует с 2014 г. и в настоящее время используется на борту МКС.
2. Разработка систем и методов, обеспечивающих культивирование растений в условиях микрогравитации, ограниченного уровня освещённости, влияния космического излучения. Среди них:
• искусственная почва;
• кондиционирование и охлаждение;
• фиксация растений;
• искусственное освещение;
• контроль за ростом и развитием культур;
• сбор и перераспределение С0г;
• обеспечение водными и минеральными элементами питания;
• автоматизированные и роботизированные системы мониторинга.
В частности, примером решения задачи о влиянии гравитации на развитие культур является зарегистрированный в 2023 г. патент на магнитное устройство, внутри которого имеется пространство, охватывающее основание растения и позволяющее ему расти вдоль вертикальной оси. Магнитные элементы окружают культуру таким образом, чтобы создавать вращающееся магнитное поле для усиления роста [5].
3. Анализ поведения растений, предполагающий их изучение на клеточном уровне в невесомости; проведение соответствующих экспериментов.
Необходимость таких опытов вызвана влиянием среды. Клетки ведут себя иначе в космосе, чем на Земле, ведь жидкости, в которых они существуют, движутся по-разному в условиях микрогравитации. Значит, нужно понимать, как сигналы проходят между клетками, как клетки дифференцируются или делятся, растут или метаболизи-руются, а также какие изменения наблюдаются в ткани, которая из них состоит [3]. К числу исследований в данной области можно отнести опыты на МКС по разведению растений в замкнутых системах для получения свежих овощей и фруктов. В процессе эксперимента используются грунтовые микробы для разложения органического материала, при этом культуры получают вещества, нужные для роста и развития [1].
4. Разработка способов озеленения. Благодаря накопленному опыту в результате проведённых экспериментов и наблюдений удалось создать единую систему - зелёные космические оранжереи, цветущий сад. На сегодняшний день эта концепция ещё находится на стадии исследований
и не имеет практической реализации на околоземной орбите.
Оранжереи в космосе представляют интерес для изучения влияния микрогравитации и радиации на растения, а также для тестирования системы жизнеобеспечения в долгосрочных миссиях космических кораблей и различных космических объектов. Кроме того, такие оранжереи могут иметь практическое применение в дальнейшем, когда люди начнут колонизировать другие планеты. Растения будут необходимы для снабжения пищей и кислородом, а также для создания атмосферы на этих планетах. Однако построение оранжерей в космосе - нетривиальная задача, которая требует разработки специальных технологий и методов растениеводства в условиях микрогравитации и сильной радиации [1].
Поскольку в рассмотренных четырёх областях исследований отражаются изменения представлений человека о технологиях культивирования растений на земной орбите, задачами данной публикации являются:
• провести анализ текущего состояния технологий растениеводства, используемых в ближнем космосе; оценить, как применяемые в настоящее время методики создания микробиологических препаратов и струнных оранжерей могут дополнить представления человека о ведении земледелия на орбите, в том числе как полученные знания позволят задействовать эти технологии для культивирования растений в экстремальных условиях тропического климата на Земле;
• рассмотреть возможности биосферных технологий в области эффективного решения энергетических, экологических и иных проблем, затронув практический вопрос озеленения пустынь на Земле; оценить, какие шаги уже предприняты на пути к достижению этой цели;
• дать прогноз эволюции технологий культивирования растений на орбите; описать сдерживающие факторы, а также сформулировать предложения по развитию растениеводства в искусственных и экстремальных условиях внешней среды с учётом текущих трендов; представить перспективы проекта, направленного на образование биосферного кластера на территории ОАЭ.
При подготовке публикации протестировано использование искусственного интеллекта (С1Ш6РТ), разработанного компанией 0репА1, для широкого охвата значительного количества накопленных знаний в изучаемой области и ускорения решения задач создания благоприятной среды для проживания человека на Земле и в космосе.
Предпосылки формирования основных технологических направлений культивирования растений в условиях ближнего космоса
Задачи по разведению растений в экстремальных условиях на планете Земля и на орбите - в невесомости, при высоких и низких температурах и др. - становятся всё более актуальными в научно-практическом плане и формируют целую индустрию. Основным трендом является создание технологий растениеводства в искусственной среде с учётом разнообразных факторов окружающего мира. Ежедневно мы находим подтверждение этому в публикациях СМИ.
Примерами развития таких технологий может быть завершённый в 2023 г. эксперимент по выращиванию арбузов на антарктической станции «Восток», в котором была применена беспочвенная технология [панопоника] [6], и собранный в 2023 г. урожай карликовых томатов, выращенных на МКС с помощью системы Veggie (в рамках исследования VEG-05] и доставленных астронавтом из ОАЭ для последующего анализа в Космический центр Кеннеди во Флориде [3].
Данные примеры - ответы на вызовы, стоящие перед человечеством в текущем столетии. Основные факторы и драйверы, направляющие вперёд индустрию культивирования растений на земной орбите и в условиях экстремального земледелия:
• рост числа населения Земли и, следовательно, вопросы влияния деятельности человека на планету и её способность поддерживать жизнь людей и других биологических видов [7];
• ориентация на обеспечение собственной продовольственной безопасности. В масштабах всего мира число людей, страдающих от хронического недоедания, в 2018 г. превысило 821 млн, хотя за три года до этого составляло 777 млн; 10 из 13 крупнейших продовольственных кризисов в мире вызваны конфликтами; 60 % голодающих живут в зонах конфликта [8];
• деградация земель и сельскохозяйственных угодий в результате чрезмерного использования удобрений и агро-химикатов, а также вследствие ветровой и водной эрозии, строительства автомобильных дорог. По данным ООН, ежегодно из-за деградации земель утрачивается до 12 млн га сельскохозяйственных угодий, что составляет 0,2 % площади таких земель в мире [9];
• замедление роста мировой экономики, которое больше всего касается развивающихся стран и влияет на увеличение числа голодающих [10];
• локальные тренды, связанные с освоением новых ареалов и территорий - на Земле или в космическом пространстве [11].
Понимая перечисленные выше тенденции, А.Э. Юниц-кий сформулировал тезис «Биосфера планеты - это наш родной дом, точнее, одна большая коммунальная комната, в которой нет даже перегородок» [11].
Характеристика современных технологий культивирования растений в условиях ближнего космоса
Характеристику эволюции представлений в области культивирования растений в ближнем космосе предлагается рассматривать в нескольких аспектах:
• этапы жизненного цикла развития технологий;
• факторная модель развития технологий.
Подход к изучению эволюции технологий с точки зрения оценки стадий жизненного цикла отраслей использован многими авторами научных статей [12]. Применяя его,
можно выделить основные этапы технологического развития растениеводства на земной орбите, которые подробно представлены коллективом учёных ФГБУ «НИИ ЦПК имени Ю.А. Гагарина» [13]. Им удалось проследить становление технологии от момента зарождения идей задействования биологических элементов в системах жизнеобеспечения пилотируемых космических аппаратов, начиная с 1895 г., связанных с такими именами, как К.Э. Циолковский [14] и ФА Цандер, до 1999 г., когда были осуществлены эксперименты на борту российского сегмента МКС в оранжерее «Лада». В таблице 1 показаны этапы развития технологий культивирования растений в ближнем космосе.
Каждый следующий этап эволюции технологий связан с выявлением и решением новых задач преодоления влияния внешних факторов окружающей среды для обеспечения возможности культивирования растений в искусственных условиях, в том числе в ближнем космосе. Для анализа воздействия таких факторов на развитие технологического процесса выращивания культур в околоземном пространстве предлагается использовать диаграмму Исикавы [15].
Таблица 1 - Характеристика этапов развития технологий культивирования растений в условиях ближнего космоса
Этап Длительность Основные результаты
1. Формирование концепции выращивания 1895-1950 гг. Сформулированы видение и роль биотехнологических элементов в системах жизнеобеспечения космических аппаратов. Зародилась концепция разведения растений на земной орбите
2. Начало опытов 1951-1962 гг. Доставлены первые семена на околоземную орбиту. Проведены исследования влияния микрогравитации на биообъекты
3. Подтверждение ряда гипотез 1962-1988 гг. Осуществлены научно-исследовательские и практические эксперименты по выращиванию культур на околоземной орбите с использованием установок различного типа, созданных на основе гидропоники. Подтверждена возможность онтогенетического развития и репродукции растений, что обусловило ихупотребление в пищу космонавтами
4. Начало развития концепции создания оранжерей 1988-1999 гг. Выявлены генетические последствия выращивания культур в ряду поколений на борту российского сегмента МКС. Осуществлён переход к концепции создания оранжерей для культивирования растений на постоянной основе
5. Развитие технологий по типу оранжерей С 2000 г. по н. в. Получили развитие автоматические и полуавтоматические оранжерейные технологии растениеводства. Расширено число культур, используемых для выращивания вусловиях микрогравитации. Сформировано представление о возможности создания оранжерей в космическом пространстве при длительных пилотируемых экспедициях
При её построении в качестве решаемой проблемы, на которую направлена разработка технологии разведения растений в ближнем космосе, следует рассматривать достижение главной цели проекта «ЭкоКосмоДом» (ЭКД) - длительное комфортное проживание человека за пределами Земли (рисунок 1) [15].
Набор факторов, влияющих на развитие технологий культивирования растений в искусственно созданной среде (на земной орбите], формировался в течение более 100 лет изучения космоса. Основные из них:
• микрогравитация: воздействует на рост культур, приводит к негативным изменениям их формы, структуры и функций;
• радиация: является серьёзной угрозой для растений и может вызывать мутации и повреждение ДНК;
• отсутствие условий для роста: за неимением земной плодородной почвы культуры должны выращиваться в специальных контейнерах, оборудованных искусственным освещением и системами орошения;
• длительность космических полётов: освоение Марса, других планет и космических объектов может потребовать производства растений в течение продолжительного времени;
• лимитированный объём: культуры должны быть выращены в небольшом пространстве космической станции или капсулы, что может ограничить их количество, габаритные и весовые характеристики [1].
Представим фрагмент классификации факторов производственного процесса культивирования растений в космосе (таблица 2]. Данная классификация является системой последовательных делений, которые осуществлены сточки зрения влияющих признаков. Факторы сгруппированы таким образом, что их позиция позволяет судить об их свойствах. Итоговый результат классификации легко интерпретировать, поскольку он приведён схематично в табличной форме.
Для дополнительного анализа в качестве исследуемого параметра рассмотрим такие факторы окружающей среды, как условия микрогравитации и ограниченного пространства, и то, как они сказываются на культивировании растений.
(-N
Возможность длительного комфортного пребывания человека в космосе
Окружающая среда
Технология выращивания культур в космосе
Растения
Человек
Баланс кислорода и углекислоты в атмосфере
Водообеспечение, минеральное питание и др.
Давление
Состав атмосферы Температура, освещённость
Магнитотропизм,
гравитационная обработка семян
Ограниченные условия подачи влаги, света, Щ
Ограниченное пространство для выращивания
Условия
микрогравитации
Метод
выращивания
Средства для организации выращивания
Способ управления процессом выращивания
Рисунок 1 - Диаграмма Исикавы: факторы, влияющие на развитие технологического процесса культивирования растений
в условиях ближнего космоса
О- си
СО о
—г си
=1 ^
I си со
о. о
\о
-О
со
о -В- о
ш о; 9-о. с; _а О со
2 2:
О- со о с! 1г
ш -О I-
о о
аз со
« О- 2-
2 ^ о
« а ^
^ о
^ о. аз со
^ о о ^
| § 5 =
21 о. сз -а
ё ^ | £
ё = I ё
5. го 2 аз
о * о ■=
^ О Сй О
о 3 3
о О ^
5 го 3
* =< ^
5 5 ё. Р-
\о
я
-О
3
аз 5Е со
т [с 2
о
с! о аз
ш а; 9-
О- ^ -О
О 1=5 СО
ш ч со СО
го ш
3 р-
>> ~©~ О)
Ч СО с[
Изучению воздействия микрогравитации посвящены публикации, вышедшие в период с 2010 по 2023 г. [19-21]. Коллективом авторов [22] представлен обзор литературных данных об интенсивности влияния гравитации на растения. Объектом их исследования является изучение взаимодействия культур с постоянной составляющей - геомагнитным полем Земли. Кроме того, приводятся сведения о трёх основных видах магнитотропизма, в частности о физиологической реакции изгибания растущего органа под влиянием постоянных магнитных полюсов, дано их описание и сформулирован вывод, что магнитные поля различной интенсивности способствуют росту и развитию разных видов культур. Значимость магнитного поля и гравитационного фактора существенна по целому ряду причин:
• без гравитации растения не могут ориентироваться в пространстве и правильно направлять свой рост;
• гравитация влияет на распределение гормонов роста, что обуславливает форму и размер культур: в верхушке растения они синтезируются в большем количестве, чем в нижней части, что обеспечивает рост вверх;
• гравитация воздействует на развитие корней - они растут в направлении силы тяжести, что позволяет культурам укрепляться в почве и получать необходимые питательные вещества и воду;
• некоторые культуры, такие как кукуруза, могут менять направление своего роста под воздействием гравитации. Это происходит благодаря особой сферической клетке, которая реагирует на изменение положения растения [1].
Таким образом, гравитация играет важную роль в жизни культур и определяет их форму, рост и развитие. На наш взгляд, ключевыми аспектами, которые будут иметь первостепенное значение в эволюции технологий растениеводства в космической оранжерее, станут:
• минимизация функции контроля за состоянием растений со стороны человека и её передача автоматической системе;
• наличие специально подобранной питательной агро-биосреды, наиболее оптимальной для различных культур, способствующей их защите от негативного внешнего воздействия, а также формированию иммунной системы для генетически развитого поколения, гарантирующего воспроизводство в космосе;
• уменьшение установок для культивирования растений до размера, близкого к окружению корневой системы, что позволит собирать такие устройства в единую оранжерею;
• увеличение роли космического агронома, который должен правильно подобрать культуры, питательные среды, создавая нормальные стартовые условия для разведения растений в космосе. Однако дальнейшее воздействие на их рост со стороны человека будет минимальным и сведётся только к функции мониторинга работы систем и развития культур;
• специальные конструктивные решения по размещению растений, их корневой системы, устройств подачи питательной среды, света с учётом требований низкого уровня энергопотребления.
Таким образом, за более чем 100 лет человечество существенно продвинулось в изучении технологий растениеводства в ближнем космосе. Вместе в тем, направляясь по пути от общего к частному, в значительной степени они разделились по научным группам и корпорациям. Дальнейшее развитие технологий возможно благодаря процессам интеграции мирового опыта для решения единой задачи - создания первой в мире космической оранжереи. Данная миссия может быть возложена на Международную ассоциацию органического земледелия, которую предлагается основать на территории ОАЭ.
Осознавая тенденции эволюции технологий культивирования растений в условиях ближнего космоса, А.Э. Юниц-кий в Беларуси на базе Крестьянского [фермерского] хозяйства «Юницкого» [КФХ «Юницкого»] совместно с мировой инженерной школой ЗАО «Струнные технологии» разработали комплексную агробиотехнологическую инженерную систему Sustainable-BioTech, сочетающую в себе инновационные инженерные, arpo-, био- и почвообразующие технологии.
Данная система основана на следующих ключевых этапах:
• использование реликтового сырья органического происхождения - бурого угля и горючих сланцев - как главного источника макро-, микро- и ультрамикроэлементов [входят в состав древних живых организмов], подготовленного с применением стадий технологического передела до возможности извлечения гуминовых веществ [солей гуминовых кислот];
• добавление любого современного сырья органического происхождения: травы, торфа, опилок, навоза, бытового мусора, канализационных стоков;
• окончательная переработка полученной многокомпонентной смеси в живой плодородный гумус в биореакторах с помощью ассоциаций специально подобранных тысяч видов агрономически ценных почвенных микроорганизмов, вступающих в симбиоз с выращиваемыми на этом гумусе растениями.
Такие микроорганизмы берутся особым образом из мирового кластера почв (рисунок 2), расположенного в г. Марьина Горка, Беларусь, на территории КФХ «Юницкого». Кластер представляет собой совокупность плодородных почв, не тронутых плугом, собранных в более чем 100 регионах со всех континентов планеты. В результате в каждом килограмме органического биогумуса насчитывается до 10 трлн полезных бактерий тысяч видов, обеспечивающих питательными веществами растения, причём именно в том количестве, сколько им необходимо для эффективной жизнедеятельности.
В качестве дополнительного питания для данных микроорганизмов при их размножении и выращивании включены мёд и другие продукты пчеловодства, содержащие комплекс витаминов, аминокислот, органических кислот, ферментов и минеральных веществ (макро-, микро- и ультрамикроэлементы]. Эти и другие полезные (лечебные и даже целебные] компоненты, выработанные затем почвенными микроорганизмами, которые образуют симбиоз с корневой системой растений, переходят в органические продукты питания, произведённые на такой биопочве. Концентрация агрономически ценных почвенных микроорганизмов в 1 л органической комплексной подкормки для растений иТегга, полученной по описанной выше технологии, - не ниже 1 трлн колониеобразующих единиц (рисунок 3].
Рассыпчатый биогумус для производства иТегга создаётся в результате жизнедеятельности специально выведенного в КФХ «Юницкого» вида земляного червя ШтЬп'сиБ иТегпэ (рисунок 4], способного употреблять в пищу не только современную органику, но и реликтовое сырьё органического происхождения - бурый уголь и горючие сланцы.
Рисунок 2 - Мировой кластер почв, КФХ «Юницкого», 2023 г.
Рисунок 3 - Ассоциация микроорганизмов, выделенных отделом биотехнологий ЗАО «Струнные технологии» из мирового Банка плодородных, не тронутых пахотой почв, 2023 г.
Рисунок 4 - Выведенный в КФХ «Юницкого» вид земляного червя Lumbrícus uTerris, 2023 г.
Уникальным компонентом агробиотехнологической части системы Sustainable-BioTech являются элиситоры, ускоряющие процесс доставки нужных для растений элементов питания. Из сформированной основы получены:
• иТегга - уникальный состав жидкой органической комплексной подкормки для растений;
• иТегга Oasis - почвенный эликсир, адаптированный под требования жаркого климата.
Инженерная часть системы обеспечивает необходимые температурные и иные воздействия на исходные компоненты, сохраняя при этом ценностные качества каждого из её элементов.
Благодаря тщательно подобранным (находящимся в узком диапазоне параметров) режимам функционирования оборудования, ингредиентному и фракционному составу, концентрации компонентов, значениям водородного показателя рН и другим технологическим режимам созданы оптимальные условия для сохранения баланса между источниками макро-, микро- и ультрамикроэлементов и поддержания рабочей среды жизнедеятельности ассоциаций тысяч видов агрономически ценных почвенных микроорганизмов. Синергия микроэлементов и биотехнологических режимов получения продукта определяет усиленный эффект воздействия на иммунную систему культур, способствуя их здоровому росту и развитию. Применяемое технологическое оборудование, его объёмы, используемые материалы, технологические режимы обеспечивают производственную и экономическую эффективность функционирования всей комплексной агробиотехнологической инженерной системы Sustainable-BioTech. Следствием её внедрения на территории КФХ «Юницкого» стал прирост урожайности овощных, ягодных, зеленных и других культур на 20-35 %. Результат представлен на рисунке 5.
КФХ «Юницкого» является действующей моделью технологической платформы uGreen, созданной фермером А.Э. Юницким [23-25], ориентированной на возможность использования имеющихся разработок для культивирования растений в космосе и озеленения пустынь на Земле. Опыт возделывания малоплодородных и деградированных почв на территории хозяйства (бывшего танкового полигона] с помощью системы Sustainable-BioTech может быть также применён в осуществляемых международных программах по восстановлению и сохранению плодородных земель.
Реализация данной системы возможна и на территории ОАЭ в форме организации Sustainable Biosphere Cluster [SBC] (рисунок 6] как центра компетенций в области озеленения пустынь.
SBC станет основой для воплощения технологической платформы uGreen в условиях жаркого тропического климата - среды с факторами негативного воздействия (например, высокая температура], влияющими на культивирование растений. Суть платформы - органическое земледелие в новой логике воссоздания и интенсификации природных биосферных процессов путём прямого заимствования и использования естественных почвенных экосистем со своими микрофлорой, микрофауной и биогеоценозом, а также в логике полного отказа от применения каких-либо синтетических химикатов (удобрения и средства защиты растений], технологий генной модификации и других элементов традиционного интенсивного земледелия.
Рисунок 5 - Овощи, ягоды, зеленные культуры, выращенные с использованием подкормки иТегга, 2023 г.
Рисунок 6 - Территория SBC: экспериментальная оранжерея в условиях жаркого климата (визуализация)
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИИ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ РАСТЕНИИ
В УСЛОВИЯХ БЛИЖНЕГО КОСМОСА 00/
Юницкий А.Э., Деменская И.А., Кушниренко A.B.
Для налаживания процессов интеграции технологической платформы uGreen в сельскохозяйственный оборот предлагается основать SBC как биотехнологическую инженерную и научную площадку, способствующую тестированию наработанных мировых знаний в области экстремального земледелия, с целью создания первой космической оранжереи, а также участия в международных программах, в том числе:
• Great Green Wall («Великая зелёная стена»). Предложена Африканским союзом для остановки деградации почв и организации зелёных поясов протяжённостью 8000 км через Африку [26];
• Three-North Shelterbelt Development Program («Зелёная китайская стена»). Поддерживает регулирование подземных вод, чтобы обеспечить условия для роста культур в пустынных регионах Китая [27];
• Middle East Green Initiative («Зелёная инициатива Ближнего Востока»), Цель проекта, продвигаемого Саудовской Аравией, - сокращение выбросов углекислого газа в регионе. Предполагает увеличение зелёного покрова путём посадки более 50 млрд деревьев на Ближнем Востоке и восстановление 200 млн га деградированных земель [28].
Заключение
Рассмотрение этапов эволюции технологий культивирования растений в условиях ближнего космоса и составление многофакторной модели этого процесса позволяют спрогнозировать дальнейшее развитие и совершенствование данных технологий с их полной реализацией на Земле -при озеленении пустынь. Первый практический опыт решения глобальной задачи, осуществлённый на территории Беларуси, подтвердил возможность вести органическое земледелие и добиваться реального результата. Следующим шагом в данном направлении является создание SBC на территории ОАЭ.
Основание SBC поможет наладить производство пищевых продуктов, используя органические подкормки для питания растений в тропиках и пустынях. Обеспечив безопасность получения органической пищи на Земле в экстремальных природно-климатических условиях, можно подготовить технологии к их применению в ближнем космосе - в ЭКД.
При создании SBC учитываются принципы экономической эффективности ввиду важности стоимостного аспекта при транспортировке питательной почвенной среды
для реализации наиболее экономного способа выращивания культур в околоземном пространстве.
Для анализа негативных факторов разведения растений в ближнем космосе планируется изучить влияние комплексных подкормок, содержащих соли гуминовых кислот, на наличие тяжёлых металлов и радионуклидов в растительной продукции. Результаты исследования обеспечат возможность доработки данных подкормок и их использования для проведения поэтапного восстановления плодородия техногенно загрязнённых почв на планете, в том числе при радиационном воздействии.
Список основных источников
1. ChatGPT: Online AI Chatbot [Electronic resource]. - Mode of access: https://chatgpt.org/. - Date of access: 01.06.2025.
2. PATENTSCOPE [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://patentscope.wipo.int/search/ru/search.jsf. -Дата доступа: 01.06.2023.
3. How to Grow Plants in Space [Electronic resource], -Mode of access: https://www.nasa.gov/podcasts/curious-universe/how-to-grow-plants-in-space/. - Date of access: 01.06.2023.
4. Золотухина, ДА Автоматизированные системы выращивания растений в условиях космического полёта [Электронный ресурс] / ДА. Золотухина. - Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/avtomatizirovannye-sistemy-vyraschivaniya-rasteniy-v-usloviyah-kosmicheskogo-poleta. - Дата доступа: 1109.2023.
5. Magnetic Device and Method for Growing Plants [Electronic resource]: pat. US11612109/ W.R.D. Wimaladharma. -Puhl, date 28.03.2023. - Mode of access: https://patentscope. wipo. in t/search/ru/de tail.jsf?docld=US394127949&_ cid= P21-LQYVY8-35909- 1. - Date of access: 01.06.2023.
6. На антарктической станции «Восток» вырастили арбузы [Электронный ресурс] - Режим доступа: https:// www.aari.ru/press-center/news/novosti-aari/arbuzy. -Дата доступа: 31.07.2023.
1. На экологии сказывается не столько рост численности населения, сколько рост доходов [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://news.un.org/ru/story/ 2022/02/1418822. - Дата доступа: 11.07.2023.
8. Fact Sheet: Hunger and Conflict [Electronic resource] -Mode of access: https://docs.wfp.org/api/documents/ WFP0000105972/download/?_ga=2.126346895.364624701.
1700740337-582051363.1700740337. - Date of access: 31.07.2023.
9. Every Year, 12 Million Hectares of Productive land lost, Secretary-General Tells Desertification Forum, Calls for Scaled-Up Restoration Efforts, Smart Policies [Electronic resource], - Mode of access: https://press. un.org/en/2019/sgsm19680.doc.htm. - Date of access: 31.07.2023.
10. UNCTAD Calls for a Bold International Economic Agenda to Avert Another lost Decade for Developing Countries [Electronic resource], - Mode of access: https://unctad. org/news/unctad-calls-bold-international-economic-agenda-avert-another-lost-decade-developing-countries. -Date of access: 31.07.2023.
11. Безракетная индустриализация космоса: проблемы, идеи, проекты: материалы II междунар. науч.-техн. конф., Марьина Горка, 21 июня 2019 г./ООО «Астроинженерные технологии»; под общ. ред. А.Э. Юницкого. - Минск: Парадокс, 2019. -240 с.
12. McGahan, А.М. Context, Technology and Strategy: Forging New Perspectives on the Industry life Cycle/А.М. McGahan, N. Argyres, J.A.C. Baum //Business Strategy over the Industry life Cycle. - 2004. - Vol. 21. - P 1-21.
13. Крючков, Б.И. Биотехнические системы жизнеобеспечения для экипажей пилотируемых космических комплексов/ Б.И. Крючков, В.М. Усов, ЕВ. Попова //Воздушно-космическая сфера. - 2020. - № 3(104]. - С. 82-89.
14. Циолковский, К.Э. Вне Земли [Электронный ресурс] / К.Э. Циолковский. - Режим доступа: https://www. tsiolkovsky.org/wp-content/uploads/2021/09/280-tsiolkovsky-sbornik-vne-zemli-2008.pdf. - Дата доступа: 31.07.2023.
15. Гришина, Т.Г. Определение факторов, влияющих на технологический процесс / Т.Г. Гришина, А.Н. Феофанов, Г.В. Юдин//Международный научно-исследовательский журнал. - 2016. -№7,ч.4- С. 14-17.
16. Емельянов, А.Ю. Исследование факторов технологического развития предприятий / А.Ю. Емельянов, T.A. Петрушка//Проблемы экономики и менеджмента. -2013.-№ 11 (27].-С. 13-21.
17. Космические оранжереи: настоящее и будущее / Ю.А. Беркович [и др.] - М.: Слово, 2005. - 368 с.
18. Veggie [Electronic resource] - Mode of access: https.// www.nasa.gov/wp-content/uploads/20l9/04/veggie_fact_ sheet_508.pdf. - Date of access: 31.07.2023.
19. Богатина, Н.И. Влияние электрических полей на растения/ Н.И. Богатина, Н.В. Шейкина //Учёные записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского. -2011. - 124 (63], № 1. - С. 10-17.
20. Захватова, О.В. Исследование гравитационного влияния на посевные свойства семян проса [Электронный ресурс]/ О.В. Захватова, A.B. Мигулина. - Режим доступа: https.//cyberleninka.ru/article/n/issledovanie-gravitatsionnogo-vliyaniya-na-posevnye-svoystva-semyan-prosa. - Дата доступа: 11.09.2023.
21. Evolution of Fast Root Gravitropism in Seed Plants / Y. Zhang [et ai] // Nature Communications. - 2019. -Vol. 10. - 3480.
22. Богатина, Н.И. Влияние магнитных полей на растения/ Н.И. Богатина, Н.В. Шейкина //Учёные записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского. -2010. - 123 (62], № 4. - С. 45-55.
23. Юницкий,А.Э. Особенности проектирования жилого космического кластера «ЭкоКосмоДом» - миссия, цели, назначение /А.Э. Юницкий // Безракетная индустриализация космоса: проблемы, идеи, проекты: материалы II междунар. науч.-техн. конф., Марьина Горка, 21 июня 2019г./ООО «Астроинженерные технологии»;под общ. ред. А.Э. Юницкого. - Минск: Парадокс, 2019. - С. 51-57.
24. Юницкий, А.Э. Цивилизационная ёмкость космического дома по имени Планета Земля /Анатолий Юницкий. -Минск, 2021. - 148 с.
25. Юницкий, A3. Инженер Мира: автобиография /Анатолий Юницкий. - Минск: СтройМедиаПроект, 2022. - 496 с.
26. Великая зелёная стена (Great Green Wall] [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://707.su/iRG0. - Дата доступа: 01.06.2023.
27. Зелёная китайская стена [Электронный ресурс] -Режим доступа https://707.su/NITO. - Дата доступа: 01.06.2023.
28. MGI Target: Plant 50 Billion Trees Across the Middle East [Electronic resource], - Mode of access: https://www. greeninitia tives.gov.sa/about-mgi/mgi- targe ts/plan ting-trees/. - Date of access: 01.06.2023.
