Цветы связанные с космосом
Цветущие космонавты. Какие растения летали в космос
С самого начала космической эры растения сопровождают человека в освоении внеземного пространства. Однако в отличие от людей и животных они часто остаются безызвестными участниками космических полетов.
Почти четыре года назад, 16 января 2016 года, в космической оранжерее Veggie на американском сегменте МКС зацвела цинния. Астронавт Скотт Келли в своем восторженном твите назвал ее «первым цветком, зацветшим в космосе».
Восторг астронавта можно понять: он вырастил эти растения из семян, ухаживал за ними, спасал от засухи, наводнения и нашествия плесени. Но он ошибся. Растения в космосе и раньше неоднократно росли, цвели и даже давали семена. Еще Циолковский говорил о том, что растения необходимы человеку для освоения космоса, чтобы служить источником пищи и кислорода. И с самого начала космической эры растения сопровождают человека в освоении внеземного пространства.
Первым растением, зацветшим в космосе и давшим семена, стала Arabidopsis thaliana, или резуховидка Таля. Арабидопсис зацвел в 1982 году на советской космической станции «Салют-7», в микрооранжерее «Фитон-3», благодаря усилиям космонавтов Анатолия Березового и Валентина Лебедева. Мелкий невзрачный сорняк, который живет всего пару месяцев, цветет крохотными белыми цветочками и дает множество семян. За это его и полюбили молекулярные биологи и физиологи растений всего мира. Неприхотливый, занимает мало места, быстро растет и дает много материала. Последние десятилетия это основной объект генетики и молекулярной биологии растений. Эти его свойства — малый размер и неприхотливость — оказались удобны и для космических исследований. В космических аппаратах места мало и создать растениям идеальные условия непросто.
Вообще первым растением, которое побывало в космосе и вернулось обратно, была кукуруза. Ее семена отправились в суборбитальный полет в июле 1946 года на ракете «Фау-2» (V-2), собранной в США из немецких трофейных запчастей. Согласно директиве министерства обороны США, начиная с 1946 года на каждой запущенной ракете этой серии должны были находиться экспериментальные образцы для ученых. Семена кукурузы и плодовые мушки дрозофилы были первыми подобными образцами. Ученые планировали исследовать действие космической радиации на живые организмы.
Полностью по орбите вокруг Земли первыми из растений пролетели традесканция, водоросль хлорелла, семена кукурузы, пшеницы, гороха и лука. Они отправились в космос на втором «Спутнике» в 1960 году, вместе с Белкой и Стрелкой.
Первые растения, облетевшие Луну, — деревья пяти хвойных и лиственных пород: сосна, пихта, секвойя, платан и ликвидамбар (лиственное дерево, распространенное на востоке Северной Америки). Около 500 семян этих деревьев отправились в космос в 1971 году на корабле «Аполлон-14» вместе с Аланом Шепардом и Эдгаром Митчеллом. Пока Шепард и Митчелл работали на поверхности спутника, их коллега Стюарт Руса облетал Луну на командном модуле. В начале своей карьеры Руса был членом парашютного пожарного отряда лесной охраны, и у него остались знакомые в Службе леса США. Они попросили его взять с собой в космос семена.
Первые растения, вышедшие в открытый космос, — несколько сельскохозяйственных растений и модельных объектов: горчица, рис, томат, редис, ячмень, арабидопсис и никандра. В 2007—2008 годах их семена провели тринадцать месяцев в специальном контейнере на внешней обшивке МКС, в рамках второго этапа эксперимента «Биориск». Первый этап, завершившийся в 2006 году, включал только бактерии и грибы — ученые пытались понять, насколько эти микроорганизмы могут повредить внешнюю обшивку станции. На втором этапе к эксперименту добавили и другие биологические объекты: семена растений, икринки рыб, яйца раков, личинки насекомых. Томаты не выдержали условий открытого космоса, а вот семена других растений сохранили всхожесть, и из них уже на Земле выросли нормальные растения.
Источник
Цветы связанные с космосом
Традиция дарить цветущие растения появилась уже очень давно. Люди преподносили их по случаю праздников и знаменательных дат жизни. Цветы сопутствовали нам и в печальные моменты, и напряженные трудовые будни, помогая снять усталость, создавая определенную комфортную обстановку. Растения стали привычным явлением для нашего земного дома. А для дома космического? Какие растения стали объектом многочисленных научных исследований, и в тоже же время украсили интерьер космического жилища?
Космонавтов на Земле всегда встречали с особым волнением, гордостью перед их нелегким трудом и конечно, цветами. Запах даже полевых цветов, встречавших космических долгожителей, становился особенным, лучшим, «запахом Земли», по сравнению с таким неприятным «металлическим», который сопровождал их долгие месяцы полета.
Во время продолжительной космической командировки любой подарок, напоминающий о родной Земле, воспринимался с огромной радостью. Однажды экспедиция посещения вручила экипажу, несущему долгую космическую вахту, помимо писем и подарков от родных еще и оригинальные «ароматические» картинки. На одной из них был запечатлен тополь с раскрывающимися почками. Приоткрыв защитную пленку, космонавты могли почувствовать запах весны и первой зелени.
Установка «Малахит-2» для выращивания орхидей. Подлинник в экспозиции Мемориального музея космонавтики. Источник
Но вот настоящие цветущие растения, появившиеся в космическом доме, принесли не только весеннее настроение, но и особый деловой настрой в работе. Помимо основной работы, которая расписана по минутам, нужно было присматривать за новыми обитателями станции.
Цветы, а точнее установка «Малахит» с распустившимися орхидеями, оказались на орбитальной станции «Салют-6» с космонавтами Леонидом Поповым и Валерием Рюминым как раз к 12 апреля 1980 года.
Именно таким космическим «букетам» было суждено стать символом встречи экипажей на орбите. Их дарили на станциях «Салют-6» и «Салют-7», и на орбитальном комплексе «Мир». За столь экзотическими растениями, выросшими в оранжереях Ботанического сада Украины, космонавтам еще не приходилось ухаживать.
Давайте вспомним, а какие «зеленые космонавты» самыми первыми отправились на орбиту Земли.
В кабине Второго корабля-спутника вместе с Белкой и Стрелкой размещались два сосуда с побегами традесканции, а также семена одного сорта пшеницы, трех сортов гороха, двух сортов кукурузы, а также лука-батуна и еще черные довольно крупные семена, имеющие тонкий и приятный аромат.
Это были семена такого «аристократического» растения, как нигелла, в народе именуемого, и «римским кориандром», и «чернушкой», и «черным тмином».
В те времена биологи большое значение в жизни семян придавали периоду их покоя. Считалось, что различные воздействия на семена в этот период влияют не только на их жизнеспособность, но и на изменение их наследственных свойств. Поэтому воздушно-сухие семена отправились на космические орбиты. К тому же создавать необходимые условия для хранения их в таком эксперименте было легче.
После возвращения на Землю сухие семена культурных растений – пшеницы, гороха, кукурузы – были высеяны для того, чтобы узнать у каких видов и сортов растений, вызывает изменения и какие именно космическая радиация? Ученые-биологи отмечали, что условия космического полета вызвали увеличение скорости прорастания семян и их всхожести, по сравнению с контрольной группой семян, остававшихся на Земле.
Изучение же семян лука-батуна и нигеллы, т.е. маленьких будущих растений, с помощью микроскопа позволило ученым-генетикам проникнуть в сложные структуры клеток, отвечающие за хранение и передачу информации, таких как хромосомы, и разобраться с влиянием космического полета на частоту их перестроек.
Но клетки растения, которые находятся в процессе активного размножения, роста и созревания, оказываются более чувствительными к внешним воздействиям, чем клетки, находящиеся в сухих семенах. Поэтому сложным, интересным, и частым объектом космических исследований стало растение в фазе цветения, такое как традесканция (Tradescantia paludosa).
Это травянистое растение известно людям, занимающимся комнатным цветоводством, как довольно выносливое растение. Традесканция еще задолго до полетов в космос изучалась в опытах по радиационному облучению. И вот в герметической кабине вместе с Белкой и Стрелкой были специально установлены контейнеры, в которые помещали растения с бутонами. Именно в делящихся при образовании пыльцы клетках легче всего наблюдать перестройки хромосом.
Традесканция участвовала и в первых пилотируемых полетах на космических кораблях «Восток». Затем традесканция самой первой из «зеленых космонавтов» провела в невесомости длительное время – 22 дня, находясь на биологическом спутнике «Космос-110». В этом космическом аппарате, летавшем на высотах с повышенным уровнем радиации, находились те самые знакомые вам четвероногие герои – Уголек и Ветерок.
Растение с нераскрывшимися цветками находилось в специальном контейнере, в почву поступала влага, периодически включалось освещение. Как же перенесла такой полет традесканция? Она не только не погибла, а еще раскрыла два скромных цветка. За время полета даже подросла, намного опередив контрольное растение на Земле, правда, стебель растения все-таки искривился в столь необычных условиях.
А дальше ее космическая дорога пролегла к Луне! Традесканция полетела в автоматической станции «Зонд-5» по трассе Земля – Луна – Земля в составе необычного экипажа. На борту находились черепахи, мушки-дрозофилы, семена высших растений (пшеницы, ячменя, сосны), водоросль хлорелла, лизогенные бактерии и т.д. 21 октября 1968 года спускаемый аппарат станции с необычным экипажем приводнился в Индийском океане, откуда его подняли на борт поисково-спасательного судна. Так растение вернулось в родную лабораторию, где его тщательно изучили генетики.
Группа советских ученых-генетиков – Н.Л. Делоне, В.В. Антипов, Г.П. Парфенов — благодаря традесканции сделали значительное открытие, благодаря которому впервые показано влияние невесомости на клеточном уровне. Три процента клеток микроспор традесканции имеют изменения в процессе непрямого деления клетки. Полученные данные дали возможность начать новые исследования влияния невесомости на клетках насекомых и животных.
Если традесканция является хорошо изученным, классическим объектом научных исследований, то, возможно, самым ярким предметом изучения космобиологов стала орхидея.
Что мы знаем об этих «царственных» растениях с изящным изогнутым стеблем и красивыми цветами? Хотя обитают орхидеи почти на всей территории Земли, но большинство из них растут в тропиках. Они могут подниматься от уровня моря до высоты 5 000 м и прекрасно чувствовать себя в нетающих снегах гор. Причем многие виды стали эпифитами. Орхидеи почти утратили связь с Землей, благодаря особому устройству корней, листьев, стеблей, приспособились расти на стволах или ветвях деревьев, собирать питательные вещества и влагу из воздуха.
По мнению специалистов из Главного ботанического сада Академии наук СССР и украинских ботаников, это был отличный кандидат для космических оранжерей, способный снимать психологическую нагрузку в череде напряженных рабочих будней на орбите Земли.
Орхидеи стали готовить для космических полетов в конце 70-х годов. В то время их было не встретить в цветочных магазинах, и такую тропическую гостью с трудом приходилось привозить из-за рубежа.
Ученым предстояло выбрать из разных видов орхидей самые нетребовательные в уходе и самое главное — без запаха, по причине запрета медиками вносить в космический быт новые запахи, которые могут вызывать аллергические реакции. Из тридцати тысяч видов выбрали шесть. Еще было нужно создать установку для «воспитания» растений со специальной почвой небольших размеров. Вес на корабле строго рассчитан, в нем должно находиться только самое необходимое для жизнеобеспечения космонавтов оборудование. Гидропонные установки оказались весьма тяжелыми, их заменили грунты на основе синтетической ионообменной смолы, похожими на ткань, пропитанную питательными веществами.
Установка «Малахит» представляла собой контейнер с прозрачными стенками, похожим на аквариум, внутри которого находились система принудительной вентиляции корневой зоны растений, два светильника и четыре пенала с растениями. Когда этот контейнер показали конструкторам и космонавтам, было получено единодушное одобрение на такой эксперимент с экзотическими цветами.
И вот необычные зеленые путешественники вместе с космонавтами оказались на орбитальной станции «Салют-6». Космонавты с удовольствием ухаживали за ними. У экспериментальных растений необычные воздушные корни, в которых происходят процессы фотосинтеза. Чтобы обеспечить естественное перемешивание воздуха и приток его для дыхания растения, необходимо периодически включать систему принудительной вентиляции корней. Космонавты также осуществляли полив орхидей, контролировали их рост и развитие, и, конечно, в редкие минуты отдыха, любовались чудесными цветами. «Работа с «Малахитом» на борту космического комплекса доставляла нам всегда особое удовольствие», — так говорил Валерий Рюмин.
У орхидей довольно продолжительный период цветения. К сожалению, в орбитальном доме цветы опали в первые же дни полета, но побеги остались и продолжили рост. Контрольные растения продолжали обильно цвести на Земле.
А дальше с зелеными космонавтами произошла довольно забавная история. Ученые с большим нетерпением ждали возвращение растений, пробывших на орбите больше 100 суток, надеялись увидеть первый распустившийся в космосе цветок, о котором сообщил экипаж. А дело было так. При встрече экипажа посещения – Виктора Горбатко и вьетнамского космонавта Фам Туана – Валерий Рюмин в телерепортаже рассказал, что впервые за время полета по случаю встречи двух экипажей в «Малахите» появился цветок. Дал его описание. Биологи вскоре определили название вида, начавшее цветение, и попросили вернуть «космическое чудо» на Землю. 31 июля 1980 года полет шестого международного экипажа был завершен. Специалисты через люк спускаемого аппарата передали биологам тщательно упакованные растения. Но «чуда» не произошло, специалисты увидели цветок, искусно сделанный из материи и закрепленный на стебле растения. Да, космонавты пошутили. Но специалисты поняли причину их выдумки. Насколько была огромна тяга человека видеть рядом с собой растение, да еще дающее новые побеги, распускающее нежные цветы, рождающее семена.
Резушка, или резуховидка (Arabidopsis arenosa).
Но мечта космонавтов все-таки сбылась. Они добились цветения. Правда, не орхидеи, а совсем небольшого и скромного растения с коротким циклом развития – арабидопсиса или резушки, которое часто можно встретить на пустырях и обочинах дорог. Один американский писатель сказал: «Что такое сорняк? Растение, достоинства которого пока еще не открыты». Хотя некоторые называют его сорной травой, это растение достойно другого названия – зеленый друг, который преданно служит наукам – биологии, генетике.
Самый запоминающийся космический букет был преподнесен космонавту-исследователю Светлане Савицкой, прибывшей на станцию «Салют-7» в составе экипажа посещения с Л. Поповым и А. Серебровым. Ей преподнесли цветущую резушку. Светлана Савицкая в своей книге «Вчера и всегда» вспоминала: «Как только мы открыли люк, ребята начали телерепортаж. Как раз в это время у них зацвел арабидопсис, и Валентин (Лебедев) перед камерой галантно преподнес мне прозрачную коробочку с этими скромными, но такими дорогими всем цветами. …»
Именно на этой станции в приборе «Фитон» растениям удалось пройти все стадии и даже дать урожай. В начале эксперименты заканчивались неудачно. Растения гибли, не достигая фазы плодоношения. На борту «Салют-6» к концу экспериментов были получены взрослые растения, которые цвели и начинали давать семена. Растения почти не отличались от контрольных, «воспитанных» в земных условиях, только у «космической» резушки цветки и стручки были несколько мельче. Исследования после полета показали, что все плоды (стручки), завязавшиеся в условиях полета, не имели семян. Вырастить растение от семени до полноценного семени — было несомненным успехом наших ученых.
Что касается орхидей, то их полеты были продолжены. Читая хронику полета третьей основной экспедиции станции «Мир», мы можем вместе с космонавтами испытать восхищение цветами, почувствовать мысли оторванных от Земного Дома людей.
Вот как описывал встречу в июне 1988 года участников третьей экспедиции М.Манарова и В. Титова с тринадцатым международным экипажем, доставленным на станцию кораблем «Союз ТМА-5», космонавт Виктор Савиных: «…Официальная часть встречи двух экипажей закончилась, и мы перешли, как принято сейчас называть, к неформальным отношениям. Восхищение «Океанов» вызвали живые распустившиеся орхидеи, которые нам передали биологи перед стартом. На орбите, особенно в длительном полете даже невзрачные цветы арабидопсиса навевают теплые воспоминания о Земле. А тут роскошные орхидеи…»
Какова роль орхидей в космических исследованиях? Помимо снижения ими эмоционального напряжения, улучшения психологического комфорта в долгих космических командировках, они еще рассказали о функциональных, анатомических, морфологических изменениях, произошедших с ними за долгий орбитальный полет.
Полеты тропических красавиц, поставляемых украинскими учеными, продолжались до конца 80-х годов. Потом их прекратили отправлять в космос по понятным причинам. Орхидеи, побывавшие в необычных условиях, отчаянно сопротивлявшиеся невесомости, искусственному освещению, потере ориентации и др., затем возвратились в местный Ботанический сад, в свой привычный мир. Наконец, отдохнув, они начинали пышное цветение. Не так давно в Ботаническом саду, по сообщениям прессы, оставались еще два растения-космонавта.
К сожалению, полеты красивых декоративных растений не так часты. Зеленые растения рассматриваются как необходимый элемент экологических систем жизнеобеспечения человека в длительных космических экспедициях. Эта идея впервые была высказана еще К.Э. Циолковским, а сегодня она подтверждается на практике. На орбите Земли растут новые сорта пшеницы, томатов, салата, редиса, горчицы и т.д. Доведены до совершенства новые оранжереи, где в автоматическом режиме осуществляется полив растений, создание необходимого микроклимата и т.д.
Почему же так трудно заставить растение зацвести в условиях космического полета? Во-первых, цветы стали украшать земные дома уже больше двух тысяч лет назад. За это время люди многое о них узнали. История космического цветоводства, по сравнению с земным, насчитывает не так много лет. Поэтому нужно накапливать опыт. Во-вторых, не стоит забывать о самом человеке.
Запись Скота Келли в Twitter о цветении циннии на МКС.
В 2016 году на борту Международной космической станции командир экипажа МКС-45/46 Скотт Келли добился цветения такого известного садоводам растения как цинния.
Удача пришла не сразу, а в долгой борьбе с переувлажнением почвы, увяданием листьев, с поселившейся на растениях гнилью. В результате, погибли только два самых слабых растеньица, остальные выздоровели, окрепли и даже дали прекрасные цветы.
Вот прекрасные создания солнечно-оранжевого цвета! И все-таки это заслуга не сверхсовершенной техники, а заботливых человеческих рук! Конечно, именно заботливые руки смогут вырастить настоящий космический сад.
И в завершении хочется вспомнить слова русского писателя и поэта Владимира Солоухина: «Имеющий в руках цветы плохого совершить не может».
1. Космическая биология и авиакосмическая медицина. Тезисы докладов VIII Всесоюзной конференции Калуга,25-27 июня 1986 г. – М: «Наука» 1986 г.
2. Биологические исследования на орбитальных станциях «Салют». – М: Наука, 1984
3. В.И. Яздовский «На тропах Вселенной. Вклад космической биологии и медицины в освоение космического пространства». – М: «Слово», 1996 г.
4. Труды XX-XXI Чтений, посвященных разработке научного наследия и развитию идей К.Э. Циолковского. Секция «Проблемы космической медицины и биологии». – М: «Знание», 1987 г.
5. Труды XXVI Чтений, посвященных разработке научного наследия и развитию идей К.Э. Циолковского. – М: «Знание», 1992 г.
6. Современные достижения космонавтики: Сб. статей (Серия «Космонавтика, астрономия» №12). – М: «Знание», 1980 г.
7. «Работа на орбите» (Сост. В.А. Иванов, Т.Ф. Разумова, Б.А. Сажко). – М: «Машиностроение», 1983 г.
8. А.Н. Березовой, В.Л. Горьков, Л. Д. Кизим «С думой о Земле». – М: «Молодая гвардия», 1987 г.
9. «Космическое содружество». – М: «Машиностроение», 1987 г.
10. Современные достижения космонавтики: Сборник статей. (Серия «Космонавтика, астрономия» №12). – М: «Знание», 1980 г.
11. Современные достижения космонавтики: Сборник статей. (Серия «Космонавтика, астрономия» №12). – М: «Знание», 1983 г.
12. Искусственные космические экосистемы. Гришин Ю.И. (Серия «Космонавтика, астрономия» №7). – М: «Знание», 1989 г.
13. Г. Береговой «Космос – землянам». – М: «Молодая гвардия», 1981 г.
14. Александров С.Г., Федоров Р.Е. «Советские спутники и космические корабли» (2-е издание дополненное и перераб.). – М: Академия наук СССР, 1961 г.
15. Жизнь растений: В 6 томах. Цветковые растения. /Под ред. А.Л. Тахтаджяна. – М: Просвещение, 1982 г.
16. «Новости космонавтики» № 02 (397) 2016 г.
17. «Новости космонавтики»№03 (398) 2016 г.
18. «Юный натуралист» №6, 1969 г.
19. «Юный натуралист» №4, 1981 г.
Автор: научный сотрудник ГМИК им. К.Э. Циолковского Светлана Калужская
Источник