На станции «Тяньгун» Китай успешно выращивает рис для космических миссий

Экипаж «Шэньчжоу-23» проводит эксперимент по выращиванию риса в микрогравитации с полным циклом

На китайской космической станции «Тяньгун» команда миссии «Шэньчжоу-23» осуществляет эксперимент по культивированию риса в условиях микрогравитации. Исследование рассчитано на два полных цикла «от семени до семени» и направлено на изучение того, как растения развиваются и размножаются в условиях, отличных от земного гравитационного поля.

Согласно информации издания China Science Daily, эксперимент проходит в компактном модуле, размеры которого сопоставимы с микроволновой печью. Внутри уже начался процесс прорастания семян, и сейчас формируются первые всходы. Основная цель проекта — оценить генетическую стабильность и способность растений к регенерации в условиях невесомости, что рассматривается как важный шаг к созданию систем автономного производства пищи в будущих длительных миссиях за пределами Земли, включая программы по освоению Луны и Марса.

Исследователи подчеркивают, что все формы жизни на Земле развивались в условиях постоянной гравитации, и поэтому их структура, обмен веществ и регуляция генов изначально «настроены» под земные условия. Вопрос о том, могут ли растения завершать полный жизненный цикл — от прорастания до цветения и формирования семян — в микрогравитации, считается крайне важным для разработки замкнутых систем жизнеобеспечения в космосе.

Работы проводит Центр передовых исследований молекулярной биологии растений Китайской академии наук. Руководитель проекта Чжэн Хуэйцюн (Zheng Huiqiong) отмечает, что исследования космической биологии растений ведутся уже более двух десятилетий. В частности, во время миссии «Шэньчжоу-4» в 2002 году изучались процессы клеточного слияния, а на спутнике «Шицзянь-8» в 2006 году — цветение и опыление в космосе.

Наблюдения продемонстрировали, что в условиях невесомости поведение растений и репродуктивные процессы значительно изменяются. Например, пыльца не оседает естественным образом, а свободно плавает, что делает невозможным эффективное опыление без вмешательства. В связи с этим для будущих культур с перекрестным опылением может потребоваться искусственная помощь в этом процессе.

Позднее исследователи сосредоточились на самоопыляющихся видах, таких как арабидопсис (цветковое растение из семейства капустных) и рис. Эксперименты на орбитальной лаборатории «Тяньгун-2», запущенной в 2016 году, показали, что микрогравитация может замедлять экспрессию генов, отвечающих за цветение, что приводит к более позднему цветению растений по сравнению с теми, что растут на Земле.

В 2022 году в модуле «Вэньтянь» на борту китайской космической станции впервые удалось завершить полный цикл выращивания риса «от семени до семени» в космосе и получить жизнеспособные семена, которые затем были возвращены на Землю и успешно выращены в нескольких поколениях. При этом исследователи отмечают, что растения, выросшие из космических семян, демонстрируют необычные характеристики — в частности, утрату привычной геотропической ориентации: при прорастании они не стремятся расти вверх, а «ложатся» вдоль поверхности.

Текущий эксперимент сталкивается с рядом инженерных ограничений. Из-за крайне небольшого объема установки (около 20 см по высоте) необходим строгий контроль формы растений, поэтому используются компактные и карликовые сорта риса с коротким циклом развития, согласованным с графиком смены экипажей «Шэньчжоу-23» и «Шэньчжоу-24».

Дополнительные сложности возникают при управлении водой и газовой средой: в условиях невесомости капли воды не стекают, а остаются в виде взвеси, что может привести к переувлажнению растений. Также затруднено равномерное распределение семян и почвы — без специальных устройств они не удерживаются в нужном положении.

Для решения этой проблемы была разработана система фиксированных посадочных модулей, позволяющая закреплять семена и соцветия с помощью биоклея и точно размещать их в субстрате. Это обеспечивает контролируемое повторное выращивание следующего поколения растений прямо на орбите.

В эксперименте используются два типа семян: «земные» и потомки семян, ранее выращенных в космосе и прошедших несколько поколений селекции на Земле. Учёные проверяют гипотезу о возможной «памяти среды» — предположении, что потомки космических растений могут демонстрировать повышенную адаптацию к условиям невесомости.

Параллельно сравниваются два метода размножения: через семена и вегетативное, основанное на отрастании новых побегов от корневой системы. Это позволит оценить, какой из методов окажется более устойчивым и эффективным для будущего космического сельского хозяйства.

Источник