Gwiezdni Ogrodnicy – cz. I

Ziarno bawełny wykiełkowało na Księżycu, a dokładniej na pokładzie chińskiego lądownika księżycowego! – taka informacja obiegła niedawno świat.  “Naukowcy z Uniwersytetu w Chongqing – którzy zaprojektowali “mini biosferę księżycową” wysłali na powierzchnię naszego naturalnego satelity 18-centymetrowy pojemnik z powietrzem, wodą i glebą. Wewnątrz pojemnika znajdują się nasiona bawełny, ziemniaka i rzodkwi jak również jaja muszki owocówki i drożdże. Zdjęcia przesłane przez sondę potwierdzają, że pęd bawełny wyrósł, a pozostałe ziarna na razie nie dotarły do tego etapu.” Niestety, warunki księżycowe, w szczególności noc księżycowa i panująca wtedy temperatura (ok minus 170 stopni Celsiusza) spowodowały, że sadzonka nie przetrwała.

Kiełkująca bawełna, fot. Chińska Agencja Kosmiczna

To niewątpliwie przełomowe wydarzenie skłoniło nas do popełnia opowieści o tym jak to z roślinami w kosmosie było. Jak wyglądały loty człowieka w kosmos, wszyscy wiem, ale kiedy, jak i po co, rośliny opuszczały Ziemię?

Pierwszą rośliną wysłaną w kosmos był Len zwyczajny, a odpowiedzialnym za całe zamieszanie był Związek Radziecki. Był to eksperyment ważny, jeden z pierwszych, które celowały w przyszłość lotów kosmicznych. Zakładano bowiem, że przyszłe kolonie na orbicie czy też bazy na Księżycu lub Marsie, będą zależeć od kosmicznego rolnictwa. Uprawa roślin mogłaby pomóc odzyskać tlen i wyżywić załogi, obniżając tym samym koszty dalekich wypraw.
Nasiona lnu zostały wyniesione na Radziecką Stację Kosmiczną w 1971 r. Opiekowali się nimi Wiktor Pacajew i Władisław Wołkow – kosmonauci, ówcześni “rezydenci” stacji kosmicznej Salut 1. Po około dwóch tygodniach od rozpoczęcia eksperymentu, ku wielkiej uciesze Pacajewa i Wołkowa, w miniaturowej konstrukcji zwanej Oaza pojawiły się dwa kiełkujące pędy Lnu zwyczajnego. Astronauci dosłownie zwariowali na ich punkcie – Pacajew określał je jako “zwierzątka domowe”, Wołkow zaś nazywał je mianem “moje miłości”. Naukowcy z agencji Energia (odpowiedzialnej za radzieckie loty kosmiczne) byli pod wrażeniem efektów, szczególnie psychologicznych. Przypadkiem okazało się bowiem, że gwiezdne ogrodnictwo, oprócz dostarczania informacji o zachowaniu roślin w warunkach braku grawitacji, jest również ważnym elementem utrzymania dobrego zdrowia psychicznego wśród kosmonautów.
Jak ważnym? Przekonano się o tym już w 1979 roku. Gdy Walerij Riumin i Władimir Łachow zmagali się z samotnością i depresją, podczas trwającego już pół roku pobytu w kosmosie, Energia postanowiła wysłać na stację kwitnące tulipany i dużą Żyworódkę. Takie posunięcie okazało się strzałem w dziesiątkę i zdecydowanie poprawiło morale załogi. Riumin i Łachow nazwali nowego zielonego przybysza “drzewem życia” i umieszczali go w widocznym miejscu podczas każdej transmisji telewizyjnej ze stacji.

Swetlana Sawickaja, Walentin Lebiediew i Aleksandr Sieriebrow podczas pracy przy roślinach.
Sierpień, 1982 r., Salut – 7 , fot. Youth ranks

Nieco później, na pokładzie Salut 7, w 1982 roku, Walentin Lebiediew, w swoim dzienniku pisał tak: “Gdy regularnie podlewam rośliny czuję się szczęśliwy”. My ze swojej strony podejrzewamy, że rośliny Lebiediewa nie były tak szczęśliwe jak on, albowiem w dzienniku można jeszcze było przeczytać “Chyba za bardzo je rozpieszczam [rośliny]; Jestem zbyt hojny jeśli chodzi o wodę. “
Jakby nie było, Lebiediew, zasługuje na specjalne miejsce w tej historii, był bowiem jednym z najbardziej zaangażowanych gwiezdnych ogrodników. Pod jego czujnym okiem i ręką do roślin, udało się przeprowadzić pierwszą roślinę przez cały cykl rozwojowy. Ale po kolei…

Mimo licznych, udowodnionych korzyści emocjonalnych nie udało się na ten czas jeszcze osiągnąć podstawowego celu, jakim było sadzenie i zbieranie plonów z nasion roślin hodowanych w warunkach mikro lub braku grawitacji. Naukowców czekała jeszcze długa, kręta droga usłana nieudanymi projektami systemów do uprawy oraz nieprzewidywalnymi zdarzeniami losowymi.

Oasis 1 as exhibited in the Memorial Museum of Astronautics in Moscow 11 .
system ‘Oaza -1’ Memorial Museum of Astronautics , Moskwa
źródło: Review and analysis of plant growth chambers and greenhouse modules for space – Scientific Figure on ResearchGate.

Radość po wykiełkowaniu lnu na pokładzie Salut 1 nie trwała długo, wkrótce okazało się, że z roślinami jest coś nie w porządku. Ich liście były małe i rosły znacznie wolniej niż ich koledzy na Ziemi. Postanowiono, że sadzonki wrócą na Ziemię w celu ich przebadania przez specjalistów botaników. Niestety tak się nie stało – W trakcie lotu powrotnego, w wyniku dekompresji kapsuły Sojuz 11, cała trzyosobowa załoga zginęła. Jeżeli chodzi o rośliny, to można jedynie było się domyślać, że system nawadniający Oazy nie działał tak jak powinien.

Kolejne próby hodowli roślin przeprowadzono cztery lata później, na pokładzie stacji kosmicznej Salut 4. System Oaza został przeprojektowany, tak aby woda była automatycznie i precyzyjnie doprowadzana do roślin (tak przynajmniej wydawało się wówczas sowieckim naukowcom), został także wyposażony w kamerę. Tym razem postanowiono posadzić groszek i cebulę. Rośliny owszem, wzeszły dość szybko, ale równie szybko umarły. Gieorgij Grieczko, jeden z kosmonautów odpowiedzialnych za hodowlę napisał “Najpierw woda nie dostała się do środka, a następnie popłynęła w złym kierunku”. Pamiętajmy, że w środowisku gdzie nie występuje siła grawitacji nie ma możliwości naturalnej dystrybucji wody do korzeni. Na Ziemi woda wlana do gleby jest przyciągana grawitacyjnie w dół, do miejsca, w którym sieć korzeni może ją pobrać. Na orbicie zaś, woda, którą kosmonauci wlali w sztuczną glebę, po prostu została w miejscu, zalała niektóre obszary inne zaś zostawiła do wyschnięcia.
Tym samym botanicy musieli opracować inny system, taki, który “połączyłby” wodę i korzenie.
Cały eksperyment nie zakończył się jednak zupełnym fiaskiem – “(…) udało nam się wyhodować trzydziestodniowe rośliny. Co prawda groszek nie wydał owoców, ale udało nam się nakręcić film pokazujący ruchy roślin podczas wzrostu” – relacjonował Grieczko.

Oaza 1M

W latach 1977-1981 pięć załóg, na stacji Kosmicznej Salut 6, z wielkim oddaniem uczestniczyło w botanicznych eksperymentach, próbując uprawiać rośliny w całym cyklu rozwoju: nasiona – nasiona. Jednym z najbardziej aktywnych gwiezdnym ogrodników na Salut 6, okazał się wspomniany już wcześniej Walerij Riumin. Kosmonauta miał ‘rękę do roślin’ i z powodzeniem uprawiał: cebulę, groszek, rzodkiewkę, sałatę, pszenicę, czosnek, ogórki, pietruszkę i koper (z gotowych pędów, które zostały dostarczone na stację). Riumin podczas swojego pobytu przekształcił stację kosmiczną w prawdziwą dżunglę, wsadzając swoje rośliny w puste opakowania po filmach, obudowy od urządzeń i pojemniki na jedzenie, które następnie wieszał na ścianach stacji. Mając taką gromadę zielonych przyjaciół Riumin miał całkiem niezłe pole do obserwacji i wyciągania wniosków. O więdnięciu roślin, pisał później: “(…) wyglądało na to, że siewki zamierały zaraz po tym gdy wykorzystały wszystkie zapasy zawarte w samych nasionach”.

Aby zwiększyć szanse na sukces, ziemscy naukowcy wysyłali coraz to bardziej wymyślne formy szklarni na orbitę. System Oaza został zmieniony tak, aby lepiej rozprowadzać wodę. Jeszcze ciekawszym rozwiązaniem wysłanym na stacje była rozgałęziona metalową struktura wyglądem przypominającą rozgwiazdę, która to mogła się obracać wytwarzając siłę odśrodkową. Innymi słowy była to kosmiczna centryfuga, która pozwalała nasionom kiełkować w warunkach sztucznej grawitacji. “Rozgwiazda” została nazwana Biogravistat i dzięki niej naukowcy dowiedzieli się, że komórki roślinne mogą reagować na siłę równą już 0,0001 G.

Biogravistat, fot. www.astronautika.lt

Pojemnik Vazon, czyli kolejna metoda hodowli roślin, został zaprojektowany z myślą o roślinach cebulowych (cebule, tulipany itp). Cebule umieszczano w podstawie pojemnika, i zakrywano stożkowymi korkami (w korki wbudowane było oświetlenie), które kierowały wzrostem nasion, podczas gdy podstawa była wypełniona wodą z nawozami.
Kosmonauci byli tak zaangażowani w uprawę roślin na stacji, że zdarzały się dość komiczne sytuacje, w których awanturowali się z botanikami na Ziemi, twierdząc, że mają lepszy pomysł na uprawę roślin na stacji. W wyniku jednej takiej wymiany zdań, w 1978 roku – Władimir Kowalonok oraz Aleksandr Iwanczenkow dostali zgodę by uprawiać cebule na dwa sposoby. Pierwszy – naukowy, wg dyspozycji z Ziemi, drugi – “sposób ze wsi Bjełaja” czyli miasta rodzinnego dowódcy misji – Kowalonoka . Metoda polegała na przycinaniu końcówek pędów wystających z wierzchołka Vazonu. Ku jego uciesze przycinanie pomogło pędom rosnąć szybciej. W tym miejscu należy wspomnieć, że oprócz chęci przyczynienia się do rozwoju nauki, kosmonautami kierowało także zwykłe łakomstwo. Oboje mieli nadzieję, że po udanym eksperymencie będą mogli przekąsić trochę ze zbiorów. Po pierwszych sukcesach “sposobu ze wsi Bjełaja” Kowalonok przeprowadził rozmowę z Ziemią:
Kowalonok: Cebule rosną w dwóch naczyniach, w pierwszym uprawiane są waszą metodą, w drugim moim chłopskim sposobem. Wygląda na to, że nieprzycinane pędy w waszych naczyniach gniją, podczas gdy w moim wszystko rośnie dobrze i nie gnije.
Ziemia: Ok, zrozumieliśmy aluzję. Jeżeli chcecie możecie zjeść kilka łodyg [szczypiorku].
Kowalonok: Tak właśnie zrobiliśmy. Zjedliśmy sześć z czternastu pędów…

Niestety nawet metoda ze wsi Bjełaja nie była w stanie zachęcić cebuli do wydania kwiatów, a następnie nasion…

Niemniej jednak starania wszystkich załóg Salut 6 nie poszły na marne – botanicy odkryli później, że atmosfera na pokładzie jest często toksyczna dla roślin i jest jednym z czynników odpowiadających za karłowacenie i zamieranie roślin. Ponad to, już na Salut – 6, w szklarni nazwanej Svetoblok , próbowano hodować ulubioną roślinę naukowców, a mianowicie Rzodkiewnika (Arabidopsis sp.). Rzodkiewnik jest wdzięcznym materiałem badawczym, albowiem jego cykl życiowy trwa tylko 40 dni, co znacznie przyspiesza doświadczenia. Aby wpuścić nasiona do szklanego pojemnika z ziemią oraz składnikami odżywczymi, astronauci musieli posłużyć się sprężyną i tłokiem – który to wbił nasiona na swoje miejsce. W tym czasie testowano również inny system Fiton. Jego pierwsza wersja, Fiton – 1, która również miała swój debiut na Stacji Salut – 6, posiadała medium ze składnikami odżywczymi, lampę oraz filtr, który oczyszczał powietrze dochodzące do roślin. Nowością był również automatyczny system podlewania, zrezygnowano tym samy z ręcznego wlewania wody.

Fiton – 3, źródło. www.astronautika.lt

W 1980 roku, nastąpił długo wyczekiwany przełom w gwiezdnym ogrodnictwie. Rzodkiewniki zakwitł, co więcej, tylko cztery dni później niż jej odpowiednik na Ziemi. Był to prawdziwy postęp w uprawie roślin w trybie “od nasion do nasion”. Jednak prawdziwy sukces nastąpił 2 lata później. Przy projekcie pracowali wówczas Swetlana Sawickaja, Aleksandr Sieriebrow oraz wspomniany wcześniej Walentin Lebiediew. W 1982 r., w szklarni Fiton – 3, na stacji Salut – 7, po 69 dniach, rzodkiewnik wydał nasiona, tym samym udało się przeprowadzić roślinę przez pełen cykl życiowy.
2 sierpnia 1982 roku, Lebiediew donosił: “Pojawiło się wiele, wiele pąków i pierwsze kwiaty.”
A 19 sierpnia zapytał z orbity:
Lebiediew: “Czy Arabidopsis może mieć coś jak strąki?”
Ziemia: Oczywiście.
Lebiediew: A w jakim kolorze?
Ziemia: Najpierw zielony, a potem ciemnieją do jasnobrązowego.
Lebiediew: W takim razie, musimy sobie pogratulować! Jest siedem dojrzałych strąków i jeszcze wiele dojrzewających. To wielki sukces!

Rośliny wydały ok 200 nasion, które zabrano na Ziemię. Pomimo tego, że ponad połowa z nich okazała się jałowa, a jedynie 42% z nich wykiełkowało, był to niewątpliwie milowy krok w gwiezdnym ogrodnictwie. Rosjanie postanowili kontynuować swoje badania, ale już na całkiem nowej stacji kosmicznej – nazwanej MIR.
Ale o tym następnym razem!

Fiton – 3, źródło. www.astronautika.lt
Żródła:
1. BIRTH OF SPACE PLANT GROWING, A. Mashinskiy and G. Nechitaylo, 1983 r.;
(wersja online: https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19840008688.pdf)
2. Robert Zimmerman - 'Growing Pains' , Spacemag, 2003 r.;
3. http://www.astronautika.lt
4. Review and analysis of plant growth chambers and greenhouse modules for space; P. Zabel, M. Bamsey, D. Schubert, M. Tajmar; 2014 r.;
5. Review and analysis of over 40 years of space plant growth systems; P. Zabel, M. Bamsey, D. Schubert, M. Tajmar; 2016 r.;
6. Greenhouses and their humanizing synergies; S. Haeuplik-Meusburger, C. Paterson, D. Schubert, P. Zabel; Acta Astronautica 96 (2014) 138-150;
7. pulskosmosu.pl

Leave a Comment

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *