Оранжерии во вселената Одвоени од гравитацијата
17 февруари 2020 година · Оранжерии во вселената - тоа е она што го сака патувањето во вселената. Но, како растенијата се справуваат со гравитацијата и дали долгорочно напредуваат без неа е мистерија. За да го истражат ова, научниците експериментираат на параболни летови. Работите во суспензија 22 секунди и 31 пати, но доживувате и скоро двојно повеќе од гравитационото влечење.
З. од самиот почеток беше само прашање на свртување. Технички проблем, ништо сериозно. Под нас Атлантикот, пред десната страна на Бретања, сега летот се врати назад во Бордо. Долги лица насекаде, а Дарио Рикиарди, клекнат пред кутија со големина на куфер, ги изгуби сите насмевки. Повеќе немаше трага од неговиот ентузијазам за придружување на самиот експеримент, кој тој помагаше да се подготвува со месеци во „Лабораторијата за нулта гравитација“ на универзитетот Гете во Франкфурт.
- Мотори на науката: лево е прикажана силуетата на жена, од другата страна на маж. СКС
- Марџори Гичард, Хајделберг и Маик Бамер, Франкфурт, работат на IMPACT-Box, во кој младите растенија Арабидопсис доживуваат разни гравитациони сили во парабола и потоа се фиксираат. Лекарите (во светло сина и портокалова боја) секогаш се наоѓаат на бродот. Новопростор
- Софистициран систем за деликатни растенија: На тестот, метанолот им става крај само по една единствена парабола. Фото: Нула Г.-лабораториски универзитет во Франкфурт
Рано наутро студентот вметна шеснаесет плочи потомство во куќиштето, затегна по осумнаесет завртки, го започна протокот и го затвори системот. Неговото одеднаш сериозно лице ја издаде напнатоста. Со нејасна надеж дека третиот и последен ден од летањето сепак може да биде успешен. Само подоцна. Можеби во попладневните часови? Беше 12-ти септември, четврток, нешто после девет и половина наутро. Повлековме назад над белите тапацирани површини до неколкуте редови седишта што штотуку ги ослободивме. Минати мистериозни кутии со најразлични копчиња, столбови, кабли, лепливи ленти, предупредувачки известувања - висока технологија со талент на домашна, повеќе „Биг Бенг Теорија“ отколку „Вселенска Одисеја“.
Тие беа проекти на четиринаесет истражувачки групи, нивните маскоти тажно висеа од windowидовите без прозорци. Да поминеше сè според планот, наскоро ќе видевме бувови, зајаци, жаби, мрзливи - цела плишана зоолошка градина со хартиени авиони во воздухот; врзани, инаку би биле застрелани. За тимот од Франкфурт, Фредерик, лилјак, беше на почетокот како среќен шарм. Не за прв пат, и на првите два дена од летот на 34-та параболичка кампања за летање на Германскиот воздушен простор (ДЛР) сè се одвиваше без проблеми, исто така и за биолозите од Франкфурт и нивната кутија за растенија. Како што доликува на годишнина: DLR водеше свои кампањи со параболични летови од 1999 година. Дваесетгодишно истражување за бестежинска состојба - или со помал гравитационен ефект, каков што е пронајден на Месечината или Марс. Ербас А310 се користи за оваа намена од 2015 година, кој го имаше својот прв лет во 1989 година и беше привремено користен како канцелар Ербас „Конрад Аденауер“ пред да биде претворен во „НУЛА-Г“.
Параболата од почеток до крај трае околу три минути
Почеток на бестежинска состојба
Крај на бестежинска состојба
Извор: DLR/F.A.Z.-процесирање., Таа.
Параболата од почеток до крај трае околу три минути
Почеток на бестежинска состојба
Крај на бестежинска состојба
g = гравитација (9,81 m/s²)/извор: DLR/F.A.Z.-процесирање joth., sie.
Дваесет и две секунди гравитационото влечење е практично откажано и се изведува совршено контролирана парабола. Таквата фаза трае три минути од почеток до крај, со вкупно 31 по секвенца, со кратки паузи, на пример за прилагодување на опремата за тестирање. За ова, тимот од четири лица на капетанот на летот Éрик Делесале треба да работи многу концентрирано неколку часа: Тројцата во пилотската кабина не само што треба да ја компензираат турбуленцијата, туку и прецизно да ги летаат аглите за да се постигне нула Г. Скополамин, супстанца што би требало да им олесни на нас патниците да се префрлиме од нула до 1,8 g, скоро двојно поголема од силата на гравитацијата и да спречи гадење, но што може да ја наруши координацијата, за нив е табу.
За пилотите тешко се прави разлика дали научниците се наоѓаат на авион или приватни лица, рече Делесале попладнето на првиот ден од летот, тие прво летаат со исти маневри и безбедност. Освен тоа, искусниот пилот се пошегува дека истражувачите можеби ќе мора да се одречат од малку удобност, бидејќи „перформансите“ им се поважни од забавата. Ако сакате да си поминете убаво, не ве интересира дали можете да се чувствувате бестежински 18 или 20 секунди. Истражувачите секогаш сакаат повеќе, затоа Делесале е навикнат. Досадно? Не, никогаш нема.
Француската компанија Novespace го обезбедува Ербас првенствено за обука на наука или астронаут на аеродромот Бордо-Мерињак, но исто така организира и екскурзии за приватност со резервации во бестежинска состојба. Билет за 6.000 евра е скоро зделка, парите имаат корист од науката, која е исклучително сложена, многу пати поскапа и се потпира на овој специјален А310 како хардвер, на пример, основни истражувачи од областа на роботиката, аеродинамиката, механиката на флуиди, патувањето во вселената или неврологија. На пример, физичарите патувале со тешка опрема за оваа 34-та кампања ДЛР за да проучат прашлива или комплексна плазма; Вселенските лекари со себе влечеле клетки на рак на простата и физиолозите од растенијата донеле свој инкубатор.
Листите за проверка се водат прецизно: Она што е заборавено за тест сериите во Ербас, понекогаш може да се позајми од колегите на Универзитетот во Бордо, но на патување во вселената нема алтернативи, резервните делови се ретки. И колку е постабилен системот - и полесен за употреба, толку подобро. Ова исто така беше дискутирано во рамките на подготвителната недела и си помогнаа едни на други, бидејќи без оглед во која област се специјализираа учесниците, сите тие бараат технички решенија за изненадувачки слични проблеми.
Поголема неволја никогаш не се појави сè додека тоа септемвриско утро шофершајбната потона високо над морето и еден од неговите слоеви формираше страшно убава шема на пукање. Потребна беше замена и веројатно ќе поминеа денови пред авионот повторно да полета. Недела, беше речено и сите планови беа поништени. Кој можеше, го одложи патувањето дома и стажирање, прошири изнајмување автомобили и сместување и бараше финансиска поддршка. Направете сè што е можно за да добиете повеќе податоци и да ги зачувате понекогаш неповторливите обиди. Ова не беше проблем во случајот со плазмата, но медиумот беше мал за клетките на ракот, а тоа исто така значеше крај за Дарио Рикиарди и IMPACT-Box: 10.000 растенија со соодветна возраст не може едноставно да се појават свежи; Arabidopsis thaliana расте брзо, но немаше доволно време. Овој експеримент веќе ќе беше завршен по првата парабола, инјекцијата на метанол за неколку секунди ќе ги убиеше растенијата и ќе ги зачуваше процесите во нивните корени, откако целосно ќе се одвоеше од гравитацијата.
На крајот на краиштата, примероците од првите два дена на летот се безбедно во мирување: „Тие ќе останат некое време во замрзнувачот, а втората кампања може да ни го даде потребниот број на копии“, рече Маик Бамер од Универзитетот во Франкфурт, опишувајќи ги следните чекори. „Или, ние анализираме конкретно во споредба со промените што ги меревме на параболните летови во претходните години кај растенија од див тип.“ Во оваа област на истражување, ќе научите да се прилагодувате на околностите и да ги усогласувате анализите со нив без да го жртвувате научниот квалитет.
Во Бордо надежта во моментов беше ФЛУМИАС. Во нивната импровизирана лабораторија во Новеспејс, биолозите кои дојдоа од Германија се концентрираа на своите експерименти со микроскоп со флуоресценција, бидејќи инженерите на Ербас одговорни за ова беа во можност да го продолжат престојот до викендот. Нејзините предмети не беа индивидуални клетки или ткивни слоеви: „Тоа би било бесмислено со растенијата. Ние не сакаме да правиме истражување на артефакти, туку да набудуваме како реагира повеќеклеточен организам “, рече Бамер, објаснувајќи ја целта. Бидејќи калциумот игра клучна улога како внатрешен сигнал, неговиот тим и тој на Кристоф Форајтер од Марбург тестираа специјални мутанти за да видат како се менува гравитацијата врз нив за време на параболниот лет. Ако калциумот се ослободи во коренот, флуоресценцијата во овие области се зголемува, таа свети црвено, а само во Марбург треба да се проценат 60.000 слики на микроскоп за оваа намена. И на Универзитетот во Хајделберг, постдокусот Марџори Гичард веројатно ќе биде зафатен со своите анализи некое време, како Сандра Тиле во лабораторијата за нулта гравитација во Франкфурт.
Една пука расте нагоре, коренот надолу. Одамна е познато дека растенијата не само што се ориентираат кон светлината, туку и кон гравитацијата. Ова се нарекува гравитропизам, а зрната од скроб служат како статолити и се покоруваат на гравитацијата: „Тие реагираат на гравитацијата, паѓаат надолу. И тогаш што? Се обидуваме да одговориме на ова наводно едноставно прашање “, вели Бамер. Знаете што се случува по триесет минути или денови, но не знаете што се случува во првите шеесет секунди од реакцијата: Како изгледа почетокот на сигналната каскада? Кои рецептори, кои ензими се вклучени? Ова се прашања што се однесуваат на клеточните биолози, бидејќи има некои празнини во ланецот на реакција што треба да се затвори, исто така во интерес на одгледувачите: Ако невремето почесто ги депресира полињата во иднина, корисно е да се знае што им помага на растенијата повторно да се исправат, а соодветните може да се користат соодветно Сортите се пребаруваат и избираат.
За растенијата, ова значи стрес, споредлив со сушата и топлината, а молекуларниот одговор првично може да биде ист во секоја од овие итни случаи. Основата сè уште не е пронајдена, но: „Ние сакаме да ја дешифрираме сигналната каскада и да разбереме како функционира меѓусебната активност на одделните процеси“, вели Бамер. Додека доматите се погодни за тестови на топлина, на пример, гравитацијата се испитува со користење на моделот на сега добро истражената Арабидопсис. Дали би било разумно да се интервенира, доколку е потребно, може да се утврди само доколку се познати механизмите. „Ние не сме одгледувачи, но ги обезбедуваме основните основи“, резимира Бамер. Ако, на страна, се појават соодветни растителни сорти за одгледување под помала гравитација на Месечината или Марс, тоа е секако одлично, но не и задача.
Додека Бамер и неговите колеги им се посветуваат на основните прашања што не се важни само за патувањето во вселената, некои научници ги повикуваат да се концентрираат на корисни растенија. Наместо Арабидопсис, пробајте домати или леќа во бестежинска состојба. Вселенскиот инженер Пол Забел, на пример. Тој разви системи за стаклена градина за вселената и затоа стана градинар на Антарктикот (види „Со четка“). „Причината поради која не размислувам толку многу за моделите, е дека времето за истражување - за ISS - е многу ограничено. Астронаутите имаат и други работи. Покрај тоа, има простор само за мали комори за растенија и повеќе би сакал да одгледувам култури во нив за да се справам со специфични проблеми. “Во спротивно, ќе треба да ги повторите експериментите подоцна и прво да ги споредите резултатите. Не мора да биде пченица или компир, тоа го прават и салатите.
Ако Марс е цел во одреден момент, за патување во вселената без никаков проблем не може да се каже дека одгледувањето на растенија би било повеќе од добредојдено. Wouldе има потреба од свежа храна богата со витамини, додека складираната храна на долг рок ја губи својата хранлива вредност. Растенијата исто така би биле на побарувачка како производители на кислород, бидејќи трошоците би биле огромни доколку екипажот носел сè што е потребно за своето патување, што трае 500 или 1000 дена таму и назад, во зависност од сценариото. На повеќе од седумдесет квадратни метри ќе треба да одгледувате зеленило за да снабдите тим од три со кислород; кога би се користела само природна светлина, 24 пластеници со по 90 квадратни метри би биле потребни за поддршка на мисијата на Марс со шест лица.
Пред тоа, мора да се постави полесно достапен истражувачки објект во вселената: „Ние сме во фаза на дизајнирање на стаклена градина за Месечината“, објаснува Забел. Ова прво треба да се создаде во типичен вселенски модул и подоцна да се испрати на Месечината. Американската програма „Артемис“ одеднаш донесе движење во вселенскиот пат, и политички и технички: „Возбудливи времиња за нас инженерите“. Можеби лунарна станица ќе биде изградена за шест или седум години. Или можеби за дваесет. Астронаутот на Еса, Матијас Маурер, замислува мисија на Марс со доволно простор за експерименти, прилично побавна и правилно испланирана отколку набрзина поставена. Тој е научник за материјали и би сакал одржливи технологии за такво истражување. Бидејќи не можете да ги испробате таму, Месечината е следната цел на тестовите. „И би било убаво да имате нешто зелено со вас“, вели жителот на Сар, кој порано немаше никаква врска со градинарството. Тој ќе биде следниот Германец кој ќе лета во вселената и ќе тренира за мисија на ISS, каде можеби е среќен што ќе може да се грижи за растенијата.
Поканет во 34-та кампања ДЛР, Маурер самиот објасни на одборот што се крие зад изолираните единици за тестирање. Додека францускиот астронаут од Еса, Томас Пескет беше дел од пилотскиот тим, Маурер го заврши параболниот тренинг како патник на вториот ден од летот. Тој нема зелен палец, но е curубопитен и како научник сака да разбере за што станува збор за експеримент, „не само притискање на копче кога ќе летам нагоре“. Физиолозите на растенијата исто така беа во можност да му ги илустрираат своите проекти ФЛУМИАС користејќи детални слики. Не мора да бидете ентузијастички расположени за ботаниката, концептот на оваа микроскопска анализа на флуоресценција е доволно возбудлив. Каде на друго место можете да видите како осцилирачки или деликатни совети на коренот седат во микрофлуидни чипови?
И не само што научниците за материјали ќе го ценат генијалниот процес на производство на „RootChips“, развиен од Гвидо Гросман на Универзитетот во Хајделберг. Користејќи фотолитографија, овие може да се направат од мек силикон, така што растенијата Арабидопсис стари скоро една недела да најдат доволно простор. Нивните корени растат за неколку микрометри за време на летот и хранлив медиум тече низ фините канали. Специјално изработените мини пумпи го одржуваат протокот, застојот ќе влијае на реакциите. Пластиката исто така би била несоодветна како носач материјал: „Нашите колеги од Хајделберг го испробаа и ги измелија каналите“, рече Бамер. Но, површината е премногу груба, корените ќе удрат и ќе ја започнат својата програма за „повреди“. Акутната е полоша од намалената гравитација, а одговорот ќе надмине што било друго.
Растенијата не знаат состојба на суспензија, во текот на нивната еволуција земјата никогаш не ја изгубила својата привлечност. Сè уште може да успее да ги пронајде механизмите што постоеле милиони години во рок од 22 секунди. Сепак, третиот лет беше откажан - поправката се покажа како покомплицирана отколку што првично се сметаше. Но, анализите продолжуваат и напролет 2021 година компанијата со седиште во Франкфурт ќе може да ги испрати своите постројки во вселената со истражувачка ракета. Влијанието мора да се намали до големината на тапанот за машина за перење, биолозите се наградени со пет минути бестежинска состојба. Славата доаѓа подоцна. Можеби.