Как поливать растения на Луне: ученые изучили поведение воды в слабой гравитации

Выращивание растений может стать частью будущих лунных баз. Растения способны обеспечивать экипажи пищей и кислородом, участвовать в очистке воды и переработке отходов. Однако создание таких систем потребует решить задачу, которая на Земле кажется привычной, почти незаметной: доставить воду к корням и распределить ее в нужном объеме. Подробнее – в материале El.kz.

Лунная гравитация примерно в шесть раз слабее земной. Из-за этого сила тяжести значительно меньше влияет на движение жидкости, тогда как поверхностное натяжение получает гораздо большее относительное значение.

Поверхностное натяжение определяет, как вода взаимодействует со стенками емкости, другими жидкостями и мелкими порами материала. На Земле влияние гравитации во многих бытовых и инженерных системах сглаживает эти эффекты. В условиях Луны они способны заметно менять направление и скорость перемещения жидкости.

Что показал эксперимент

Исследование провели космический биолог Джон Кисс, Карл Хазенштейн и Кристофер Маккей. Эксперимент состоялся во время суборбитального полета Blue Origin New Shepard двадцать девятого в феврале 2025 года.

Аппарат находился в полете около десяти минут. Условия, соответствующие лунной гравитации, сохранялись примерно две минуты, чего оказалось достаточно для наблюдения за поведением жидкостей и изменением поверхности мениска.

Как это связано с выращиванием растений

Для растений вода должна поступать к корневой системе с определенной скоростью и распределяться по субстрату. На Земле движение влаги в почве определяется сочетанием гравитации, капиллярных сил и свойств самой почвы. На Луне соотношение этих факторов изменится.

Дополнительную сложность создает лунный реголит (лунный грунт). Он состоит из мелких частиц и обломков пород, поэтому движение жидкости внутри такого материала будет зависеть от размеров пор и взаимодействия воды с поверхностью частиц.

Для корней имеет значение и доступ кислорода. Если вода распределяется внутри субстрата иначе, чем ожидается по земным моделям, может измениться соотношение влаги и воздуха вокруг корневой системы.

Глицерин помог изменить движение жидкости

Раствор с содержанием глицерина продемонстрировал характеристики течения, которые исследователи сочли перспективными для дальнейшего изучения. Добавление такого компонента меняет физические свойства жидкости и позволяет управлять ее поведением в условиях сниженной гравитации.

Для будущих систем выращивания растений это открывает направление, связанное с составом питательных растворов. Исследователям предстоит выяснить, какие жидкости смогут одновременно обеспечивать растения водой и питательными веществами и предсказуемо перемещаться через пористый субстрат.

Что предстоит проверить на Луне

Следующий этап исследований связан с более продолжительной имитацией лунной гравитации. Короткого периода, доступного во время суборбитального полета, достаточно для изучения отдельных физических процессов, однако системы выращивания растений должны функционировать значительно дольше.

Ученые также планируют исследовать взаимодействие жидкости с материалами, которые могут использоваться в будущих установках для выращивания растений. Особое внимание потребуется уделить пористым структурам, поскольку именно через них вода должна будет поступать к корням.

El.kz также писал о том, как ученые объясняют происхождение спутника Земли.