Сообщение на тему вклад зеленых водорослей в развитие космонавтики

Обновлено: 05.07.2024

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Государственное учреждение ЛНР

Центр поддержки и развития воспитательной работы и дополнительного образования детей и учащейся молодежи

Еда космонавтов и проблемы их рационального питания.

учащийся 5-А класса

Научный руководитель Никульникова Т.Ю.

Глава 1.Зелёные водоросли и цианобактерии в космосе.

Первое меню космонавтов 4

Хлорелла – первое растение в космосе. 5

Спирулина – зеленое чудо природы. 6

Бактерии кандидаты на покорение Марса. 7

Глава 2. Употребление воды в космосе 9

Глава 3. Новое поколение космического продовольствия 10

Список использованной литературы 12

Еще до того, как началась эра космических полетов, ученые стали задумываться, как человек мог бы питаться в космосе. Это был один из самых важных вопросов, связанных с нахождением человека в космосе.

Поводом исследований в данной работе послужило развитие космонавтики и подготовка человека к межпланетным перелётам. Запустить человека в Космос – дело сложное. Особенно, если учесть, что это живое существо, которому нужно есть, спать и справлять свои естественные нужды. Жизнеобеспечение нужно перевести на автономный режим.

И сегодня лучшие ученые, инженеры и повара из разных стран работают над проблемой питания космонавтов, обеспечение их воздухом и утилизации отходов .

Выбранная тема является актуальной, значимой и перспективной. Объектом исследования является пища, используемая для питания космонавтов. Предметом исследования – физические, химические и биологические процессы, применяемые при создании космической еды.

Средствами реализации задач послужило изучение статей о первых космонавтах из печатных изданий, научная литература, а так же интернет-ресурсы.

Цель работы : исследование возможности и продуктивности определенных видов и сортов растений к обеспечению космонавтов необходимым белково-витаминным и жироуглеводным запасом на длительное время, изучить проблему организации и рационального питания космонавтов.

- Изучить возможности определенных видов и сортов растений к обеспечению космонавтов продуктами питания.

- Найти и изучить объекты исследования – сине-зеленые водоросли, цианобактерии.

- Употребление воды в космосе

- Новое поколение космического продовольствия

- Использовать тему исследования в образовательных целях.

Глава 1. Употребление водорослей и цианобактерий в космосе.

Для достижения поставленной цели были выбраны следующие объекты исследования: Зелёные водоросли – хлорелла, спирулина, цианобактерии.

Более сложной проблемой является организация питания человека в продолжительных полетах, когда невозможно взять необходимые на всю дорогу запасы пищи и воды с Земли. В этих случаях приходится искать другой выход. И заключается он в том, чтобы необходимую космонавтам пищу создавать на самом космическом корабле.

Научная разработка такой серьезнейшей проблемы может идти по нескольким направлениям. Наиболее эффективными надо считать пути, предложенные нашим замечательным соотечественником К. Э. Циолковским: использовать в космических полетах некоторые земные растения, обладающие большой производительностью.

1.2. Первое растение в космосе – хлорелла.

1.3.Спирулина – зелёное чудо природы.
Для питания полноценной пищей космонавты используют другую простейшую водоросль спирулину. Более того, они выращивают её в космосе, и сразу употребляют в пищу. Сине-зеленая водоросль, сохранившаяся до наших дней - одна из первых форм растительной жизни на Земле.
Во всем мире пищевая микроводоросль СПИРУЛИНА названа - "зеленым чудом природы", за тот уникальный биохимический состав, которым она обладает, один из самых популярных продуктов на земле
Биомасса спирулины содержит абсолютно все вещества, которые необходимы человеку для нормальной жизнедеятельности.
Ряд биопротекторов, биокорректоров и биостимуляторов не содержится больше ни в одном натуральном продукте !
Всего в состав спирулины входит около 2000 витаминов, минералов, аминокислот, полиненасыщенных жирных кислот и ферментов.
Белки. Содержание белка в спирулине достигает 70%.Это в десятки, сотни раз превышает наличие белка (легко усвояемого) в мясе.
Содержание Бета- каротина в спирулине столько, сколько в 10 кг сухой моркови - одном, из самых богатейших источников этого вещества.
Усвояемость белка 87%.
Спирулина - единственный растительный продукт, белки которого содержат полный набор аминокислот в необходимых пропорциях, включая 8 незаменимых.
Коэффициент усвояемости 95%.

Водоросли необычайно выносливы и очень быстро размножаются. Некоторые из них при благоприятных условиях могут за сутки увеличить свой вес в 7 –12 раз.

Это объясняется тем, что в составе спирулины находятся:

- глютаминовая кислота - стабилизирующая умственные способности, основная пища для клеток мозга.

- тирозин - эликсир молодости, замедляет процессы старения.

- тиамин - укрепляет нервную систему, снижает утомляемость,

нормализует сон, сердечный ритм, устраняет одышку.

- цистин - обеспечивает нормальную работу поджелудочной железы,

- аргинин - способствует очищению крови.

- фолиевая кислота - необходима для образования гемоглобина.

- инозитол - поддерживает в здоровом состоянии печень, способствует выведению канцерогенов, нормализует уровень холестерина .

- спирулина содержит фикоцианин, не найденный больше ни в одном продукте!

Исследования ученых показывают, что это основной пигмент, укрепляющий иммунную систему, способствующий нормальной работе лимфосистемы - поддерживать здоровыми органы, защищать от рака инфекционных заболеваний!

- Хелатные агенты (сидерохромы) - обеспечивают защиту организма от действия радиации, выводят из организма тяжелые металлы, в том числе радиоактивные ( плутоний, стронций, др.).

Спирулина, она необходима в тяжелых и экстремальных состояниях, и условиях.

Витамины, минеральные вещества: важнейшие витамины, практически весь набор необходимых организму человека минеральных веществ находится в спирулине.

1.4. Цианобактерии – кандидаты на покорение марса.

Но сфера применения водорослей не ограничивается стенами космических станций. Человек планирует поселиться и на других планетах и одна из этих планет станет Марс. И здесь человек не может обойтись без простейших водорослей.

Покорение Марса — как же! — немыслимо без подспорья микробов. Без них не озеленить Марс. Имена будущих астронавтов, быть может, пока на устах лишь их матерей, ведь НАСА планирует запуск пилотируемого корабля на Марс лишь на 20 июля 2019 года, к полувековому юбилею высадки человека на Луну. Имена же бактерий, отправляемых на Красную планету, известны уже сейчас.

— сине-зеленая водоросль, или цианобактерия, то есть бактерия со свойствами растений; она может превращать солнечный свет в энергию. Она питается минералами, выделяя азот; может подолгу существовать в условиях крайне низкой влажности.

Chroococcidiopsis

— еще одна цианобактерия, которая прекрасно чувствует себя в сухой и соленой, жаркой и холодной среде.

С помощью генетических манипуляций можно заранее, еще при подготовке к полету, изменить ДНК этих микроорганизмов, приспособив их к марсианскому образу жизни. Со временем, когда климат на Марсе удастся изменить, а бактерии взрыхлят его почву и насытят ее питательными веществами, можно будет выселять на Марс высшие растения. Постепенно атмосфера планеты заполнится кислородом.

… Но это уже — тема других разговоров, окрашенных только в радужные тона.

Но главное свойство водорослей состоит в том, что они могут достаточно полно использовать вещества, выделяемые человеком и животными. Следовательно, в космическом корабле одновременно происходят очищение продуктов выделения, и создание необходимой человеку пищи

Глава 2. Употребление воды в космосе

Вода необходима в равной степени и человеку, и животным, и растениям. Она является не только растворителем важнейших химических веществ, циркулирующих с кровью по клеткам организма, не только растворителем выделяемых из организма отработанных продуктов, но и важнейшим пластическим веществом, входящим в структуру каждой живой клетки.

При этом в живом организме непрерывно осуществляется регулирование водного обмена, благодаря чему количество воды в организме всегда остается относительно постоянным.

Суточная потребность человека в питьевой воде составляет около 2 литров, кроме того, она входит в состав пищи, а также используется для гигиенических целей. Таким образом, даже по самым скромным подсчетам, человеку в сутки необходимо около 4 литров воды.

С целью рационального использования воды на космической орбите, разработаны специальные правила ее экономии. В космосе не стирают одежду, а используют свежие комплекты. Гигиенические потребности удовлетворяют специальными влажными салфетками.

Из 8000 литров пресной воды в год, требуемых для обеспечения жизнедеятельности на космической станции, 80% из них могут быть воспроизведены непосредственно на самой станции из отходов жизнедеятельности человека и других систем космической станции.

Так, например, американские ученые создали во многом уникальную систему очистки мочи. Как утверждают разработчики этой системы, моча и конденсат, очищенные с помощью их аппарата практически ничем не отличается от стандартной бутилированной воды. Эти системы очистки воды способны перерабатывать до 6000 литров в год.

Источники воспроизводства воды на орбитальных станциях:

отходы работы кислородно-водородных топливных элементов — для технических нужд.

Глава 3. Новое поколение космического продовольствия

Сегодня Российское авиационно-космическое агентство работает над научно – технической программой по созданию космического продовольствия нового поколения. Проблема назрела.

Целью проведенных экспериментов является получение максимального урожая с минимальной площади, что особо важно в условиях малых площадей космического корабля. Короткий вегетационный цикл который позволял бы получать быстрый урожай и полноценный набор питательных веществ необходимых человеку накопленных в растении в условиях космического коробля.

Разработка продуктов – сложная задача, требующая привлечения широкого круга специалистов. На сегодняшний день официальное меню российских космонавтов насчитывает 250 наименований.

Изучая этот вопрос я пришел к весьма интересной аналогии с алхимией. В поисках философского камня, превращающего любой металл в золото, средневековые ученые сделали немало важных открытий, которыми пользуется современная промышленность и медицина. Далекие космические цели начинают оправдывать огромные средства, вложенные в них, возвращаясь уникальными технологиями массового производства.

В заключении хочу сказать, что приобретая опыт самостоятельной работы с разными источниками, я получил не только ценные знания, но и расширил кругозор по пониманию физических, химических и биологических явлений.

Ешьте качественные продукты и будьте здоровы!

Список использованной литературы:

Андреев В.В., Трофимук Н.А. Высотное питание // Воен.-сан. дело. — 193 - № 1-
- С. 74-79.

Попов И.Г. Питание и водоснабжение // Основы космической биологии и медицины: Совместное советско-американское издание. — М.: Наука, 197 — Т. - С. 35-70.

Реферат выполнил студент IV курса 5 группы Данилишин Андрей.

Одесский национальный университет имени И. И. Мечникова.

В наш технически развитый век когда исследованы буквально все уголки нашей Земли человечество стремится покорить ранее не изученные участки окружающего нас мира. Одним из таких участков является безгранично интересная область под названием космос. И как не парадоксально но человек не смог бы проникнуть на современный уровень развития и не сможет в дальнейшем без примитивных форм жизни, таких как водоросли. Ведь они умеют расти и размножаться в совершенно неблагоприятных условиях. И тем самым имея положительные и отрицательные стороны своих свойств.

С первым проникновением человека в космос вместе с ним проникли и некоторые простейшие водоросли. Которые и на сегодняшний день также присутствуют и на современных космических кораблях, и наверняка будут присутствовать в кораблях будущего.

Использование водорослей в космосе.

Одну из задач которую выполняют водоросли на космических кораблях это снабжение экипажа кислородом. Для этих целей используют простейшую водоросль – хлореллу. Которая интенсивно делится, обладает высокой активностью фотосинтеза. Суспензия водорослей хлореллы массой 25-35 кг способна полностью снабдить одного человека кислородом в космическом полёте. Кроме того, процесс выращивания водорослей можно полностью автоматизировать для повышения продуктивности фотосинтеза. Эта водоросль способна увеличить свою массу в течение суток более чем в 6 раз, а это можно использовать при длительных полётах для кормления животных и людей.

На для питания полноценной пищей космонавты используют другую простейшую водоросль спирулину.

Более того, они выращивают её в космосе, и сразу употребляют в пищу. Сине-зеленая водоросль, сохранившаяся до наших дней - одна из первых форм растительной жизни на Земле.

Во всем мире пищевая микроводоросль СПИРУЛИНА названа - "зеленым чудом природы", за тот уникальный биохимический состав, которым она обладает, один из самых популярных продуктов на земле

Биомасса спирулины содержит абсолютно все вещества, которые необходимы человеку для нормальной жизнедеятельности.

Ряд биопротекторов, биокорректоров и биостимуляторов не содержится больше ни в одном натуральном продукте !

Всего в состав спирулины входит около 2000 витаминов, минералов, аминокислот, полиненасыщенных жирных кислот и ферментов.

Белки. Содержание белка в спирулине достигает 70%.Это в десятки, сотни раз превышает наличие белка (легко усвояемого) в мясе.

Содержание Бета- каротина в спирулине столько, сколько в 10 кг сухой моркови - одном, из самых богатейших источников этого вещества.

Усвояемость белка 87%.

Спирулина - единственный растительный продукт, белки которого содержат полный набор аминокислот в необходимых пропорциях!, включая 8 незаменимых.

Коэффициент усвояемости 95%.

В составе спирулины:

- глютаминовая кислота - стабилизирующая умственные способности, основная пища для клеток мозга.

- тирозин - эликсир молодости, замедляет процессы старения.

- тиамин - укрепляет нервную систему, снижает утомляемость,

нормализует сон, сердечный ритм, устраняет одышку.

- цистин - обеспечивает нормальную работу поджелудочной железы,

- аргинин - способствует очищению крови.

- фолиевая кислота - необходима для образования гемоглобина.

- спирулина содержит фикоцианин, не найденный больше ни в одном продукте!

Спирулина, она необходима в тяжелых и экстремальных состояниях, и условиях.

Но кроме дыхания и питания водоросли выполняют и другие возложенные на них задачи, такие как изучение биохимических и физиологических реакций в невесомости и неблагоприятных условиях внешней среды. Ведь в невесомости можно проводить такие реакции, которые на Земле невозможны из-за факторов внешней среды, которых в космосе нет.

Matteia specifica — синезеленая водоросль, или цианобактерия, то есть бактерия со свойствами растений; она может превращать солнечный свет в энергию. Она питается минералами, выделяя азот; может подолгу существовать в условиях крайне низкой влажности.

Chroococcidiopsis specifica — еще одна цианобактерия, которая прекрасно чувствует себя в сухой и соленой, жаркой и холодной среде.

Но мы рассмотрели только положительные стороны применения водорослей. Но это только вершина айсберга, существует другая противоположная сторона сожительства человека с водорослями.

Но ведь, в самом деле, космические полеты совершают не только командиры, бортинженеры и — с недавних пор — туристы, но и мириады незримых организмов — микробы. Что ожидать от них? Можем ли мы оценить опасность, грозящую нам?

Многие аварии, из-за которых злопыхатели ругали российскую космонавтику, на самом деле были вызваны проблемой, которую пока не могут решить ни создатели Международной космической станции (МКС), ни руководители НАСА, планирующие экспедицию на Марс, которая продлится более двух лет. Эта проблема — микробы.

В основе всех неприятных явлений, перечисленных нами выше, а также целого ряда поломок, например выхода из строя радио- и видеоаппаратуры, систем снабжения водой и воздухом, лежат два процесса: биокоррозия и образование биопленок.

В первом случае виной всему — вещества, выделяемые водорослями: органические (щавелевая, лимонная, фумаровая) и неорганические кислоты (азотная и серная), а также ферменты и биогенные окислители.

В московском Институте биомедицинских проблем используют иную тактику борьбы с водорослями. Как известно, в неблагоприятных условиях те впадают в анабиоз. У них исчезают все видимые проявления жизни. Российским ученым удалось с помощью особых бензольных дериватов вызывать это состояние у микроорганизмов. После обработки помещений подобными химикатами все водоросли в них будут на какое-то время парализованы.

В данной статье рассмотрены основные значения водорослей в покорении человеком космоса. Но не смотря на продолжительность запуска ракет эта тема довольно актуальна в современной науке. И требует внимательного изучения этой многогранной отрасли. Ведь при правильном применении водорослей человечество может получить блага которые нам сейчас недоступны. Космос всегда был ресурсоёмким и что наиболее важно и наукоёмким. Наука, которая занимается проблемами биологии в космосе - называется - космическая биология. Одна из проблем, которых применение водорослей на блага человечества в покорении космоса.

Мир растений. В 7 т. / Редкол. А. Л. Тахтаджян (гл.ред.) и др. Т.3. Водоросли. / Под ред. М. В. Горленко. – М.: Просвещение, 1991. – 475с.,

Бологiя: Навч. посiбник /А. О.Слюсарев, О. В. Самсонов, В. М. Мухiн та iн.; За ред. Та пер.з рос. В. О. Мотузного. – 2-ге вид., випр. – К.: Вища шк., 1997. – 607с.: iл.

Добраться до Марса и обосноваться на других планетах покорителям космоса поможет фотобиореактор, выращивающий зеленую водоросль — хлореллу. Она станет первой ступенью биологической системы, которая позволит человеку существовать в космосе автономно.

Эти одноклеточные зеленые водоросли, поглощающие углекислый газ и выделяющие кислород. Хлорелла очень эффективна поскольку, в отличие от высших растений есть корни, листья и стебли, которые не участвуют в непосредственной выработке кислорода, а у хлореллы его вырабатывает каждая клетка.

Как отмечают эксперты, идея создания автономной биосистемы появилась с началом самой космонавтики. Свет для роста водорослей испускают специальные диоды определенного спектра, а температура для растений поддерживается на уровне 36 градусов.

Как объясняют инженеры, хлореллу можно будет выращивать в качестве пищи для других организмов — например, рыб, которыми смогут питаться уже сами пилоты. Устройство будет протестировано на орбите, что даст исследователям

Напомним, над разработкой программ по колонизации Красной планеты разрабатывают многие страны. Наиболее активно в этом направлении работает американское НАСА, которое уже несколько лет вынашивает проект пилотируемого полета на Красную планету. В агентстве считают, что такой полет может состояться в 2030 году. Для того, чтобы успешно реализовать этот проект агентство тщательно продумывает все аспекты жизни будущих колонистов.

Ранее космическое агентство представило проект дома для жизни на Марсе. Размеры конструкции составляют шесть на три метра, а вес равен шести тоннам. Из-за большого веса для перемещения жилища потребуется использование специального транспорта.

Не менее животрепещущими являются вопросы получения воды и кислорода. Возможно, решить проблему с кислородом поможет установка MOXIE, которая позволит превращать углекислый газ в кислород.

Решать проблему с водой изначально предлагалось путем перегонки мочи. Впрочем, возможно это и не потребуется. В конце прошлого года геофизики обнаружили огромное море из замороженной воды, скрытое под поверхностью Марса. Запасы жидкости в нем по предварительным оценкам составляют 14,3 тысячи куб. км.

Впрочем, исследователи признают, что полет к Марсу – это путешествие в один конец. Впрочем, отсутствие возможности вернуться на Землю, не единственная проблема будущих колонистов. Как ранее заявили американские ученые, первые люди на Марсе проживут немногим более двух месяцев. Помимо проблем с водой и кислородом назывались мутации, причиной которых станет излучение.

Фитобиореактор прибыл на космическую станцию 6 мая на грузовом корабле SpaceX Dragon. Эксперимент предназначен для использования микроводорослей хлорелла, чтобы превращать углекислый газ, который выделяют астронавты на космической станции, в кислород и пищевую биомассу посредством фотосинтеза.

Астронавты проведут испытания инновационного биореактора для оценки его пригодности во время будущих длительных космических полетов.

Работающий на водорослях биореактор, который называется фитобиореактором — важный шаг на пути к созданию системы жизнеобеспечения с замкнутым контуром, которая может помочь обходиться без поддержки с Земли. Такая возможность особенно важна для будущих долгосрочных миссий на Луну или Марс, которые потребуют больше ресурсов, чем способен нести космический корабль.

Читайте также: