Впечатляющий прогресс космических исследований в последние полвека делает всё более реальной возможность постоянного (или, по крайней мере, очень длительного) пребывания человека за пределами Земли и её атмосферы. Наступит время, когда жители нашей планеты начнут создавать в безвоздушном пространстве целые замкнутые экологические системы, в которых люди будут находиться годами. И здесь им не обойтись без верных «зелёных друзей». Но способны ли питомцы флоры расти, цвести и плодоносить в условиях невесомости?

Мысль о возможности устроить в космосе оранжереи для выращивания растений впервые высказал Константин Циолковский. По мысли учёного, освобождение от «гнёта» земного тяготения позволило бы этим живым организмам, находящимся в новой, совершенно иной среде обитания, поразить мир невиданными ранее формами. Мечты «отца космонавтики» стали воплощаться в жизнь лишь в 1962 году, когда Сергей Королёв составил программу ботанических и агротехнических исследований на орбите. «Надо, - писал в то время генеральный конструктор, - начинать работать над «космическими урожаями». Эти идеи получили дальнейшее развитие спустя четверть века в распоряжении другого генерального конструктора, В. П. Глушко, который утвердил план разработки специальных устройств для выращивания растений на борту космических станций.

Следует заметить, что тогда же, в конце 1980-х годов, в США проводились исследования, призванные проверить возможность функционирования искусственно созданных замкнутых экосистем на Земле. В штате Аризона была построена супертеплица, полностью изолированная от внешнего мира. За её сферической формы купола могли проникать только солнечные лучи. Всё остальное - газы, а также прочие метаболиты растений и людей-добровольцев - не покидало пределов сооружения, получившего название «Биосфера II». Американский эксперимент показал, что человек и его «зелёные друзья» могут благополучно находиться в таких небольших «сферах жизни». Однако это исследование не ответило на вопрос - как поведут себя питомцы флоры, оказавшись в невесомости? Быть может, отсутствие такого привычного фактора среды, как земное тяготение, пагубно скажется на их развитии и даже приведёт к появлению зелёных монстров? Ведь ещё Чарльз Дарвин утверждал, что рост корня вниз, а стебля вверх у растений происходит именно под воздействием силы тяжести. Прояснить ситуацию могли только опыты на орбите.

Страница бортжурнала с зарисовками Светланы Савицкой

Космические оранжереи «Фитон», «Светоблок» и «Оазис-1А»

Они начались на борту станции «Салют», где космонавты выращивали хибинскую капусту, лён, горох и пшеницу в специальной установке «Оазис-1». Невесомость не влияла на прорастание семян, стебли проростков дружно тянулись вверх и к свету. «Подопытные» растения прожили в космосе 23 земных дня. Это был несомненный успех.

Теперь перед космическими «ботаниками» поставили новую задачу - проследить весь цикл развития их подопечных, начиная с прорастания семян и кончая сбором урожая, созревшего на борту станции. Этот этап исследований оказался не столь успешным, как предыдущий. Обычно дальше образования бутонов и цветов дело не шло.

По-видимому, отсутствие силы тяжести каким-то образом препятствовало нормальному развитию растений. Чтобы максимально сгладить отрицательное влияние «лёгкой жизни» на питомцев флоры, пытались выращивать в космосе эпифитные орхидеи, которые в природе часто можно встретить не на земле, а на ветвях деревьев. Причём эти зелёные обитатели планеты имеют корни, но они нередко растут не вниз, а вверх, точнее, во все стороны. А вдруг таким «акробатам», как бы висящим в воздухе, не страшен космический экстрим? Увы, и орхидеи не оправдали надежд учёных…

Неплохо чувствовала себя в невесомости хлорелла. Кстати, именно она первой из растений отправилась с человеком на орбиту. Почему же для неё отсутствие силы тяжести не стало проблемой? Хлорелла - одноклеточный организм. В одном кубическом сантиметре воды могут плавать до 40 миллионов клеток этого растения, которым в сущности всё равно, где «верх», а где «низ». В естественных условиях, в воде, они и так по сути дела находятся в состоянии невесомости. Клетки хлореллы способны делиться два и даже четыре раза в сутки, однако попытки приготовить из неё нечто съедобное для гомо сапиенс пока не увенчались успехом. К тому же зелёный «бульон» с хлореллой вряд ли порадует взор покорителей Вселенной на будущих космических станциях.

Резушка Таля, выращенная из семян, полученных в невесомости

Установка для выращивания растений на борту космической станции. Музей космонавтики

Возможно, неудачи опытов с высшими растениями были обусловлены ошибками в «кадровой политике» при отборе в отряд «космонавтов» представителей цветковой братии. В результате учёные ужесточили требования, предъявляемые к питомцам флоры - кандидатам на участие в орбитальном полёте. Решили, что зелёный избранник должен быть небольшим, непривередливым, с коротким жизненным циклом. Выбор пал на растение, которое в просторечии называют резушкой Таля. Его научное наименование - арабидопсис Таля (Arabidopsis thaliana), максимальная высота не превышает 25-30 сантиметров. Не случайно у крошки есть ещё одно прозвище - горчица малая.

Этот сорняк из семейства крестоцветных - неблизкий родственник пастушьей сумки и горчицы. На первый взгляд арабидопсисы ничем не примечательны. Маленькие, скромные растения, не имеющие никакой хозяйственной ценности. И всё-таки есть у этих питомцев флоры особенность, которая делает их привлекательным объектом для исследований. Арабидопсис Таля - обладатель одного из самых маленьких геномов среди цветковых растений. В нём всего 120 миллионов пар оснований ДНК, совсем немного по сравнению с остальными видами. Благодаря этому горчица малая стала модельным объектом современной биологии. Генетики выделили и изучили несколько тысяч её мутантных форм. Сейчас резушка Таля - своеобразная «генетическая база» для изучения геномов других растений. В начале нашего века геном арабидопсиса (первым в царстве флоры!) был полностью расшифрован.

Другое важное свойство этого растения, которое в конечном счёте и «вывело его на орбиту», - очень короткий цикл развития. От посадки семян до плодоношения проходит всего 5-8 недель. Добавьте к этому неприхотливость, быстрый рост, плодовитость. За период вегетации одно растение даёт до 5 тысяч семян. Все эти «таланты» резушки давали учёным серьёзные основания надеяться на успех.

И он пришёл в 1982 году на станции «Салют-7», предназначенной для проведения технологических, биологических и медицинских исследований в условиях невесомости. Во время пребывания на орбите Анатолия Березового и Валентина Лебедева скромный арабидопсис не только порадовал своих спутников зелёными всходами, но и зацвёл. А затем (впервые в истории освоения космоса!) принёс плоды. Прибывшая на станцию Светлана Савицкая зарисовала созревающие стручки растения. Уже на земле из них извлекли около 200 жизнеспособных семян.

1979 год. Космонавты Владимир Ковалёнок (слева), Александр Иванченков и — лук. Фотохроника ТАСС

Так в Советском Союзе, переживавшем тогда острый продовольственный кризис, был получен самый высокий (в прямом смысле слова!) урожай в мире.