Отглеждане на кафе на Луната или на Марс Част 2

Отглеждане на кафе на Луната или на Марс

Може ли някога да има кафеена плантация извън Земята?

Отглеждане на кафе на Луната или на Марс, представете си оранжерия на повърхността на Марс. Зад прозрачните стени няма картофи или марули, а редици от зелени кафеени растения. След няколко години от тях се събират първите червени плодове, а астронавтите изпичат кафе, което никога не е било на Земята.

Звучи като научна фантастика, но самата идея вече не е толкова невероятна. Учените от десетилетия изследват как растенията реагират на микрогравитация, радиация и затворени екосистеми. NASA вече отглежда различни растения на Международната космическа станция. Сред тях са марули, репички, горчица, китайско зеле, люти чушки и домати. NASA – Growing Plants in Space

Кафето е много по-трудна задача. То не е бързорастяща салата, която може да бъде прибрана след няколко седмици. Кафееното растение е многогодишен храст, който се нуждае от стабилен климат и значително пространство.

И все пак първата малка стъпка вече е направена.

Клетки от кафе вече са били в Космоса

През 2020 г. на Международната космическа станция пристига необичаен товар. Експериментът Space Cells-01 включва клетъчни култури от коноп и кафе. Те прекарват приблизително един месец в условията на микрогравитация. След това пробите са върнати на Земята за анализ.

Целта не е била производство на кафе. Учените изследват промени в генната експресия и възможни генетични изменения, причинени от космическата среда. Това означава, че части от Coffea вече реално са участвали в биологичен експеримент извън Земята.

Следващата голяма стъпка би била отглеждането на цяло кафеено растение. А там проблемите стават значително повече.

Може ли просто да засадим кафе в почвата на Луната?

Не. Всъщност на Луната няма почва в земния смисъл на думата. Повърхността е покрита с реголит – раздробен материал от скали и минерали, образуван в продължение на милиарди години. Той не съдържа нормалната органична среда, микроорганизми и хранителен цикъл на земната почва.

Но през 2022 г. учените направиха нещо, което доскоро изглеждаше почти невероятно. Те засадиха Arabidopsis thaliana в истински лунен реголит, донесен от мисиите Apollo 11, Apollo 12 и Apollo 17.

Семената покълнали. Това е изключително важно откритие. Растенията обаче се развивали по-бавно и показали сериозни признаци на стрес. Генетичният анализ също показал реакции, свързани със солеви, метален и оксидативен стрес.

Следователно лунният реголит може да участва в бъдещи земеделски системи, но не може просто да замени плодородната земна почва. За едно кафеено растение условията ще трябва да бъдат много по-добре контролирани.

Как би изглеждала кафеена оранжерия на Луната?

На повърхността кафе практически няма шанс да оцелее. Луната почти няма атмосфера, а температурните разлики са огромни. Около екватора температурите могат приблизително да варират между -178°C и +117°C. Гравитацията също е само около 16,5% от земната.

Следователно едно бъдещо лунно кафе ще трябва да расте в напълно затворена система.

Такава оранжерия би имала нужда от:

• контролирана температура и влажност;
• изкуствено осветление;
• контролирани количества CO2 и кислород;
• система за рециклиране на водата;
• хранителен разтвор или обработен реголит;
• защита от радиация;
• автоматично наблюдение на растежа.

Напълно възможно е растенията изобщо да не бъдат засаждани директно в реголит. Хидропонните и аеропонните системи вероятно ще бъдат много по-практични.

NASA вече експериментира с подобни технологии. Системата XROOTS например изследва използването на хидропоника и аеропоника в микрогравитация. NASA – XROOTS

А какво става с корените при по-слаба гравитация?

На Земята растенията използват гравитацията като ориентир. Корените обикновено растат надолу, а стъблата – нагоре. Този механизъм се нарича гравитропизъм. При условията на Международната космическа станция почти липсва нормален гравитационен ориентир. Растенията обаче използват светлината и други сигнали, за да определят посоката на растеж.

Луната и Марс представляват различен случай. Там има гравитация, но тя е значително по-слаба. Изследванията показват, че растенията могат да разпознават дори частична гравитация. При експериментални условия марсианското ниво от около 0,38 g предизвиква по-ясна нормална реакция на корените. При лунното ниво от около 0,17 g измененията са по-силни.

За кафе обаче подобни дългосрочни експерименти все още липсват.

Марс изглежда малко по-гостоприемен

Ако трябва да изградим оранжерия за кафе извън Земята, Марс има няколко интересни предимства. Марсианският ден продължава около 24,6 часа. Това е изключително близо до земния денонощен цикъл. Гравитацията е приблизително 38% от земната. Освен това Марс има атмосфера, съставена предимно от въглероден диоксид.

На пръв поглед това звучи чудесно за растенията. Реалността отново е по-сложна. Марсианската атмосфера е изключително разредена. Средното налягане на повърхността е само малка част от земното. Средната температура е приблизително -59°C. До Марс достига и значително по-малко слънчева енергия. NASA посочва около 43% от количеството, получавано от Земята. Това означава, че кафееното растение отново ще се нуждае от защитена и отоплявана среда.

Марсианската „почва“ крие още един проблем

Марсианският реголит има едно неприятно свойство – наличието на перхлорати. Тези соли са открити в проби от Марс и представляват сериозен проблем за земеделието. При определени концентрации те могат да потискат покълването и растежа на растенията. Експерименти с марсиански симуланти показват, че добавянето на перхлорати може напълно да попречи на развитието на растенията. Освен това реголитът няма достатъчно органична материя и достъпни хранителни вещества.

През 2026 г. систематичен научен преглед на изследванията върху лунни и марсиански реголитни симуланти достига до подобен извод. Необработеният реголит не е достатъчна среда за нормално земеделие. Необходими са хранителни вещества, органични добавки или други методи за подобряването му.

Затова първото марсианско кафе вероятно няма да расте просто в червената марсианска пръст. По-вероятна е хидропонна система или силно обработен местен субстрат.

Ще трябва ли да изпращаме пчели до Марс?

Тук сортът кафе става особено важен.

Coffea arabica има едно голямо предимство за космическа оранжерия. Видът е самосъвместим и може да се самоопрашва. Естественото кръстосано опрашване при арабика обикновено е сравнително ограничено.

Robusta, или Coffea canephora, е различна. Тя е самонесъвместима и се нуждае от пренасяне на прашец между различни растения.

Това прави арабика много по-интересен кандидат за затворена космическа система. Не е задължително оранжерията да разчита на пчели, въпреки че насекомите могат да увеличат опрашването и добива при земни условия.

Най-големият проблем може да бъде времето

Марулята е удобна за космически експерименти, защото расте бързо и заема малко място. Кафето е точно обратното. На Земята са необходими години, преди едно младо растение да започне нормално плододаване. Освен това то заема значително пространство и трябва да се подрязва.

За космическа база всеки квадратен метър оранжерия ще бъде ценен. Затова кафееното растение трудно би било сред първите земеделски култури на Луната или Марс. Картофи, салати, бобови растения и други високопродуктивни култури имат много по-голяма хранителна стойност на единица площ.

Кафето обаче има друга стойност. То е част от човешката култура.

А какъв вкус би имало кафе, отгледано на Марс?

Тук започва особено интересната част. Вкусът на кафето не зависи само от генетиката на растението. Температурата, водата, светлината, хранителните вещества и скоростта на узряване влияят върху химичния състав на зърната.
На Земята промени в температурата, засенчването и водния режим могат да променят съдържанието на захари, киселини и други вещества, които участват във вкуса на кафето.

В космическа оранжерия почти всички тези параметри могат да бъдат контролирани. Осветлението може да бъде програмирано. Температурата може да се променя според фазата на развитие. Влажността, хранителният разтвор и концентрацията на CO2 също могат да бъдат регулирани.

Така първото кафе, отгледано на Марс, може да има химичен профил, който трудно бихме получили по естествен начин на Земята. Това обаче засега е хипотеза. Никой още не е произвел кафеени зърна на Луната, Марс или в орбита.

Къде ще бъде отгледано първото извънземно кафе?

Луната е значително по-близо до Земята. Това я прави логично място за първи експерименти с дългосрочно земеделие извън нашата планета. Марс обаче има някои природни характеристики, които повече напомнят Земята. Денят му е почти толкова дълъг, има атмосфера и по-силна гравитация от Луната. И в двата случая кафето ще трябва да расте в изкуствено създадена среда.

Първите растения вероятно няма да бъдат засадени заради необходимостта от кофеин. Астронавтите могат лесно да вземат кафе със себе си. Истинската причина би била друга. Ако хората някога изградят постоянни бази на Луната или Марс, те няма да искат само да оцеляват. Ще искат да живеят. А когато някъде има хора, рано или късно някой вероятно ще поиска да засади и кафе.

Отглеждане на кафе на Луната или на Марс, заключение

Може би тогава въпросът вече няма да бъде дали можем да отглеждаме кафе извън Земята. Ще бъде кой ще изпие първата чаша кафе, отгледано на друга планета.