А затем прошел эксперимент с кабачком цуккини. Питательные вещества и вода подавались к корням в виде капелек, как в облаке или тумане, сами корни находились в специальном пакете, а листья и ствол были изолированы с помощью пористого материала пигмат, который не дает питательным веществам вылетать из контейнера. Дональд Петтит даже вел блог от имени растущего и смущенного своим обнаженным положением кабачка. Растение зацвело, но из-за отсутствия опыления плодов не было.
Качество технологии и ее простота себя зарекомендовали, и аэропонику используют повсеместно. Метод оказался очень хорошим для экономии места и безопасным при появлении заболеваний. В почве бактерии и вирусы распространяются и заражают окружающую биомассу, а в аэропонике, благодаря изоляции, такого не происходит. Также процесс помогает лучше контролировать рост растения и необходимость в изменении питательного состава. Например, многочисленные эксперименты с горохом выявили повышенные уровни фосфора и калия, в то время как кальция, магния, марганца, цинка и железа стало меньше. Добавление их в питательный раствор решает проблему нехватки микроэлементов. Наконец, при применении аэропоники меньше расходных материалов, так как нет потерь на впитывание почвой.
В том же полете вместе с кабачком почти сразу были выращены брокколи и подсолнух.
Сложным экспериментом стало изучение перца чили. Он по сравнению с большинством предыдущих растений обладает длительным сроком развития, но интересен благодаря большому содержанию витамина С и капсаицина, ответственного за острый вкус. На Земле содержание поджигающего язык вещества увеличивается в зависимости от количества воды и условий произрастания. В невесомости могли проявиться новые свойства вкуса или развития.
Сложности возникли с выращиванием циннии. Это декоративный цветок, требующий хорошего дренажа и при этом безветренной погоды. В космосе с этим есть трудности. Первые ростки циннии на МКС начали покрываться плесенью и засыхать. Контролировать уход с Земли биологам оказалось сложно, но астронавт Скотт Келли взял ответственность на себя. Увы, три образца восстановиться не смогли, но один росток зацвел и радовал весь экипаж.
Кроме классических биологических исследований процессов роста, культивации и селекции растений космический полет дал возможность создавать новые растения.
В 1993 году на шаттле Columbia STS‐55 был проведен эксперимент по электрическому слиянию клеток табака. Процесс прошел успешно. С этого начались эксперименты по созданию технологии гибридизации растений, то есть скрещивания видов.
Среди факторов среды на борту космических аппаратов присутствует радиоактивное излучение. Быстро двигающиеся электроны и гамма-кванты могут выбивать из ДНК атомы и благодаря этому вызывать мутации. Чаще всего они вредные и приводят к гибели растения, но в одном случае из 10 000 появляется полезное изменение. Невесомость позволяет ДНК, условно говоря, распрямиться. Когда двойная спираль молекулы, несущей генетическую информацию, скручена, она больше защищена от повреждений, но без силы тяжести ДНК изменяется куда быстрее. К тому же перераспределяются микроэлементы и по-другому идут химические реакции.
Так, несколько семян томатов сортов «Лотос» и «Осенняя рапсодия» оставили в космосе на несколько лет. Выращенные из них на Земле плоды оказались с большим содержанием каротониода – вещества, которое находится в кожуре и защищает мякоть. Правда, стало меньше железа и кальция. Сейчас космический сорт скрещивают с другими томатами, чтобы создать устойчивый к болезням и полезный вид помидоров. Чуть раньше появились экспериментальные томаты, насыщенные ликопеном. Это вещество повышает иммунитет и помогает бороться с вирусами. Содержание лекарственного компонента оказалось в шесть раз выше, чем в обычных помидорах.
Помидоры в космосе. NASA
Интересно, что томат – одно из немногих растений, которое уже пережило несколько циклов посадки на орбите, а именно десять поколений.
Другое полезное для здоровья растение, побывавшее в космосе, – женьшень – в невесомости показало повышение биологической активности в пять раз.
Хлопок в космос возили многократно – предполагали, что в невесомости он даст более длинное волокно. Со второй попытки Владимир Джанибеков получил двадцать хороших образцов ростков и вернул их на Землю. Как потом рассказал космонавт, он их держал под скафандром у сердца. Чуть позже ученые довели растения до полного созревания. Среди образцов один оказался с мутацией, благодаря которой длина волокна оказалась больше, а время созревания – на месяц меньше. Сорт назвали С‐7305. Правда, из одного ростка сложно получить достаточно зерен для сельскохозяйственных нужд, но за двадцать лет удалость развить и селекционными методами даже улучшить характеристики. Сейчас этот хлопок активно выращивают в Узбекистане. Он дает в пять раз больше конечного продукта, чем его земной предок.
Растения побывали не только на орбите, но и на Луне. Сначала вокруг естественного спутника на советском корабле «Зонд‐5» летали традесканция с бутонами, лук и семена высших растений – пшеницы, гороха, ячменя, сосны, моркови, помидоров, горчицы. Так как полет к Луне был сопряжен с повышенной радиацией, было важно узнать, как на это отреагируют живые существа.
Американские астронавты миссии «Аполлон» тоже возили семена сосны, платана, ликвидамбара, секвойи и пихты. Пятьсот семян были пророщены, а саженцы посажены по всем США – они получили имя «Лунные деревья». Многие растут до сих пор и являются не только продолжением эксперимента, но и живыми памятниками.
Недавно, в 2019 году, Китай запустил на Луну зонд «Чанъэ‐4» с замкнутой биосферой – рапс, хлопок, арабидопсис, картофель, дрожжевые грибки. Они должны были помогать друг другу расти, потреблять выделяемые друг другом вещества и осуществлять круговорот. Первым на Луне взошел хлопок, затем – картофель и рапс. Однако эксперимент оказался недолгим. С наступлением лунной ночи и понижением температуры все растения замерзли.
Были семена и в открытом космосе. В рамках эксперимента «Биориск» на МКС на внешней стороне станции в условиях огромного перепада температур от –180 °C до +150 °C, радиации, вакуума, отсутствия воды и воздуха размещались семена нескольких сортов пшеницы, проса, нута, рапса, гороха и сои. Задача состояла в исследовании выживаемости в невероятно сложных условиях хранения. На Земле современные сорта гипотетически могут храниться десятки лет, но, чтобы удостовериться в этом, нужно ждать очень долго. Космический эксперимент позволяет за 120 дней узнать уровень выживаемости, а также факторы, влияющие на него. В ходе исследования очень хорошо показали себя сорта пшеницы с пигментными, более темными семенами. Они содержат