Dana 3. januara 2019, kineski lender Čang’e-4 sleteo je na drugu stranu Meseca i postavio rover Jutu. Pored mnogih instrumenata, rover je nosio važan naučni eksperiment poznat kao nosivost biološkog eksperimenta (BEP). Tokom narednih osam dana, ovaj teret je sproveo vitalni eksperiment u kojem je pokušao da uzgaja prve biljke na Mesecu. U korisni teret su uključeni pamuk, krompir, arabidopsis i semena repice, zajedno sa jajima muve, kvascem i 18 ml (0,6 tečnih oz) vode, koja je držana na konstantnom atmosferskom pritisku.
Rezultati ovog eksperimenta će pomoći u informisanju budućeg bioregenerativnog sistema za održavanje života (BLSS), koji će se pokazati vitalnim za staništa i misije izvan niske Zemljine orbite (LEO). Tim naučnika iz Kine nedavno je objavio studiju koja je pregledala eksperiment, njegove rezultate i potencijalne implikacije za buduće misije na Mesec, Mars i druge lokacije u dubokom svemiru. Kako su zaključili, eksperiment je pokazao da biljke mogu da rastu na Mesecu uprkos intenzivnom zračenju, niskoj gravitaciji i dugotrajnom intenzivnom svetlu.
Tim se sastojao od istraživača iz Centra za istraživanje svemira, Koledža za vazduhoplovnu tehniku i Ključne laboratorije za biologiju i genetičko oplemenjivanje gomolja i korenskih useva na Univerzitetu Čongking, kao i Univerziteta elektronske nauke i tehnologije Kine i Laboratorija za svemirsku biologiju Kineske akademije poljoprivrednih nauka u Čengduu.
Rezultati njihovih analiza su podeljeni u dva rada koja su se pojavila 20. juna u Micrograviti Science and Technologi i 17. oktobra u Acta Astronautica, respektivno.
Uzgajanje biljaka u lunarnim, marsovskim i svemirskim staništima je neophodno iz mnogo razloga. Osim što će obezbediti izvor ishrane i smanjiti potrebu za misijama snabdevanja, oni će takođe ukloniti ugljen-dioksid i obezbediti svež kiseonik, pomoći u recikliranju otpada i doprineti osećaju dobrobiti posade. I dok se konvencionalni sistemi za kontrolu životne sredine i sistemi za održavanje života (ECLSS) oslanjaju na mehaničke komponente koje se na kraju pokvare i zahtevaju zamenu, bioregenerativni sistem može da se dopuni tokom vremena.
Ovo čini BLSS tehnologiju idealnom za misije u dubokom svemiru gde će prilike za dopunu biti malobrojne. Godinama su astronauti sprovodili eksperimente na Međunarodnoj svemirskoj stanici (ISS) koji su uključivali rast biljaka i algi—kao što su sistem za proizvodnju povrća (Veggie), pasivni orbitalni sistem za isporuku hranljivih materija (PONDS), napredno stanište biljaka (APH) i menadžera u realnom vremenu za avioniku staništa biljaka (PHARM). Međutim, još uvek je neizvesno kako će prirodno okruženje vanzemaljskih tela uticati na funkciju BLSS.
Glavni autor Ksie Gengkin, profesor ekološkog inženjeringa u Centru za istraživanje svemira Univerziteta Chongking, takođe je glavni dizajner BEP-a. Kako je objasnio za Universe Todai putem e-pošte, sposobnost uzgoja biljaka u svemiru je neophodan korak ka uspostavljanju baza izvan Zemlje:
„Prilikom uspostavljanja baze za preživljavanje na Mesecu, Marsu i drugim vanzemaljskim planetama, nemoguće je transportovati više stvari sa Zemlje. Potreba za in situ korišćenjem resursa za proizvodnju kiseonika i hrane je posebno važna i predstavlja prvi korak ka uspostavljanju baze za preživljavanje, tako da su eksperimenti sa sadnjom biljaka veoma važni.“
Korisni teret BEP, razvijen na Univerzitetu Čongking, bio je prvi biološki eksperiment koji su ljudi sproveli na suprotnoj strani Meseca. Svrha eksperimenta je bila da se proceni uticaj uslova na površini Meseca (niska gravitacija, intenzivno zračenje i intenzivna svetlost) na rast i zdravlje kopnenih organizama. Korisni teret je bio težak 2,608 kg (5,75 lbs) i imao je 198 mm visine i 173 mm u prečniku (7,75 k 6,8 inča), nudeći ukupnu zapreminu od 0,82 litara i 0,42 litra prostora za bioaktivnost. Sunčeva svetlost je propuštana kroz cev za navođenje, omogućavajući fotosintezu za biljke unutar.
Ovih šest komponenti činile su proizvođače, potrošače i razlagače, sve elemente neophodne za funkcionisanje ekosistema. Biljke su trebale da proizvode kiseonik i hranljive materije putem fotosinteze i da ih održavaju voćne mušice. U međuvremenu, kvasac bi delovao kao agens za razlaganje, prerađujući otpad od muva i mrtvih biljaka kako bi se stvorile dodatne hranljive materije za ekosistem. Kako je Ksie rekao, ovaj eksperiment je bio prvi te vrste i trebalo je da odgovori na zabrinutost naučnika u vezi sa lunarnim okruženjem:
„Pre našeg eksperimenta, mnogi naučnici su bili zabrinuti da biljke ne mogu da niču pod intenzivnim intenzitetom svetlosti i uslovima intenzivnog zračenja Meseca, tako da smo namerno koristili prirodnu sunčevu svetlost na Mesecu za fotosintezu, a ne veštačku svetlost. Istovremeno, naš biološka korisna opterećenja nisu dizajnirana da štite od radijacije, dokazujući da biljke i dalje mogu da rastu pod uslovima intenzivnog zračenja Meseca.“
U roku od nekoliko sati nakon što je lender stigao do površine, temperatura biosfere je podešena na 24°C (75,2°F), a seme je zaliveno. 15. januara je objavljeno da je seme pamuka, uljane repice i krompira niknulo, a objavljeni su i slike unutrašnjosti BEP-a.
„U ovom korisnom teretu postoje životinje, biljke i mikroorganizmi, koji stvaraju mikro-ekosistem u zatvorenom okruženju“, rekao je tada Ksie Gengkin. „Sunčevu svetlost vodimo u unutrašnjost lima, koja je mnogo jača od one na Zemlji. Proučavaćemo njihovu fotosintezu pod jakom sunčevom svetlošću i uporediti je sa eksperimentom na Zemlji.“
Sledećeg dana, eksperiment je ušao u novu fazu kada je nastupila lunarna noć, spoljne temperature su pale na -52°C (-62°F), a eksperiment nije uspeo da održi ugodnu temperaturu. Kako su temperature nastavile da opadaju, na kraju dostižući -190°C (-310°F), eksperiment je nastavio da testira dugovečnost BEP-a. Na kraju je objavljeno da su iznikle biljke uginule, da krompir nije uspeo da nikne i da voćne mušice nisu uspele da se izlegu. Ukupno vreme trajanja eksperimenta bilo je devet dana umesto planiranih 100. Ali, kao što je Ksie naveo, dobijene su vredne informacije. Si je rekao:
„Iako naše biljke mogu da rastu na prirodnoj sunčevoj svetlosti i radijacionim uslovima Meseca, bezbednost ovih biljaka nije procenjena. Da li je zdrava ili ne treba dalje istraživanje. Naši eksperimenti takođe pokazuju koliko je teško preživeti na Mesecu. i kako preživeti lunarnu noć. Naši prvi biološki eksperimenti na Mesecu za čovečanstvo u potpunosti pokazuju da se na Mesecu može izgraditi regenerativni ekosistem da bi se uspostavila ljudska baza.“
Gledajući unapred, Ksie i njegove kolege planiraju da sprovedu dalje eksperimente koji uključuju stabilne cevi od lave, koje Kina takođe razmatra kao potencijalnu bazu. „Prvi put smo poslali šest vrsta sa Zemlje na Mesec da sprovedu biološke eksperimente, što je napravilo važnu prekretnicu u uspostavljanju baze za ljudski opstanak na Mesecu“, rekao je on. „Naš tim sada sprovodi istraživanje o tome kako da uspostavi ljudsku bazu i eksperimente sa svemirskim farmama koristeći pećine lunarne lave.
Za manje od dve godine, NASA planira da postavi astronaute na Mesec po prvi put od ere Apola. Kina se nada da će učiniti isto slanjem prvih tajkonauta u južni polarni region Meseca do 2030. Dugoročni ciljevi ovih i drugih agencija — poput ESA, Roskosmosa i Indijske organizacije za istraživanje svemira (ISRO) — nisu ništa kraći uspostavljanja stalne ljudske ispostave na Mesecu koja će omogućiti istraživanje, istraživanje, međunarodnu saradnju i misije u duboki svemir. Ključni aspekt ovoga biće korišćenje lokalnih resursa za zadovoljavanje potreba posade.
Jedan od najboljih načina da se obezbedi stabilno snabdevanje hranom, vazduhom za disanje i zdravljem posade (fizičkog i mentalnog) je izgradnja staništa koja mogu da prime staklenike i eksperimente sa biljkama. Ukratko, astronauti moraju sa sobom doneti elemente Zemljine biosfere da bi živeli, radili i napredovali u vanzemaljskim sredinama. Pouke ovog istraživanja će pomoći da se utrne put za svakoga ko namerava da sledi.
