In vino veritas: зачем на орбиту отправляли вино
Представьте бутылки вина, тихо дозревающие на МКС где-то над Землей. Звучит как фантастика или реклама? На самом деле ученые уже не раз отправляли вино и виноградную лозу на орбиту — и вовсе не для того, чтобы порадовать космонавтов бокалом красного сухого. Зачем же виноделы и исследователи устраивают космические эксперименты? А главное, чем они важны для сельского хозяйства и производства лекарств? Об этом читайте в материале Pro Космос.
Зачем вообще отправлять вино и лозу в космос?
Первая цель довольно прозаична. Как и другие пищевые технологи, виноделы ищут способ улучшить вкус своего продукта и сделать его более привлекательным для потребителей. Это не просто — вино сложный биосистемный напиток: дрожжи и бактерии участвуют в процессе брожения, в результате которого глюкоза и фруктоза, содержащиеся в виноградном соке, превращаются в этиловый спирт и углекислый газ, а в напитке появляются новые компоненты, например, пахучие соединения. Еще в нем есть полифенолы — вторичные метаболиты растений, и танины — дубильные вещества, приходящие из косточек и кожицы винограда, а также образующиеся при контакте с дубовой бочкой. Они придают вину специфическую терпкость. Поэтому для улучшения вкуса нужна серьезная научная работа. Большинство виноделен экспериментируют на Земле, но и есть и те, чей бюджет позволяет отправить образцы на орбиту.
Изучать поведение компонентов вина в условиях микрогравитации интересно для понимания процессов старения и брожения продуктов. Космос позволяет проверить, как невесомость и повышенная радиация влияют на выдержку вина — сохранит ли оно вкус, аромат, структуру танинов? Ответ на этот вопрос важен не только ради академического интереса. Например, в NASA говорят, что исследования «старения комплексных многокомпонентных жидкостей» в космосе могут подсказать новые способы хранения еды и напитков, а заодно помочь создавать новые вкусы и свойства для пищевой индустрии.
Кроме того, эксперименты с виноградной лозой в космосе важны для сельского хозяйства и продовольственной безопасности. Виноград — прекрасный материал для опытов селекционеров. Это растение весьма чувствительно к изменениям климата, болезням, условиям почвы. Если поместить черенки лозы в экстремальные условия невесомости и космической радиации, можно простимулировать появление новых мутаций и свойств у растений. Такие эксперименты дают шанс вывести сорта, более устойчивые к засухе, холоду, грибкам, вредителям и даже к радиации.
По сути, ученые тренируют растения космосом — заставляют виноград вырабатывать защитные механизмы, которые на Земле ему не требовались.
Затем генетики и агрономы проверяют, не появились ли у вернувшихся с орбиты лоз полезные качества: например, лучшая сопротивляемость к болезни милдью или вредителю-филлоксере — главным врагам виноградников. Если да, эти свойства можно использовать для селекции винограда на планете. В случае успеха с этим капризным растением на орбиту можно отправить и другие культуры — так уже давно поступают китайцы.
Нельзя забывать и о будущем дальних космических полетов. NASA уже давно экспериментирует на МКС с зелеными ростками салата, капусты, перца чили — их астронавты едят в рамках программы по обеспечению свежими продуктами в экспедициях. Космонавты Роскосмоса культивировали на МКС горох, редис, сою, ячмень, кукурузу и даже карликовые сорта пшеницы. В теории виноград и другие плодовые культуры тоже могут стать частью жизнеобеспечения на орбитальных станциях, а в далеком будущем — на лунных и марсианских базах.
Успешный опыт выращивания лозы вне Земли подтверждает: практически любую культуру можно адаптировать к космическим условиям. А значит, в отдаленной перспективе люди смогут разбивать виноградники даже на других планетах – звучит смело, но ученые уже делают первые шаги к этому.
Наконец, изучать процесс ферментации виноградного сока на орбите полезно и для фармакологии. Многие лекарства производят с помощью дрожжей, бактерий и других микроорганизмов. В эту многочисленную группу входят ферменты для пищеварения, антибиотики и даже некоторые гормоны. Например, необходимый диабетиков инсулин можно получить с помощью ферментации. Конечно, алкоголь и лекарства — разные вещества, но некоторые научные данные вполне можно применять в других сферах.
Отдельно стоит упомянуть психологический комфорт космонавтов. В дальнем путешествии глоток вина мог бы напомнить о доме и снять стресс. Но открывать бутылку на борту сейчас нельзя — спиртное на МКС под запретом. Для этого есть причины: алкоголь может негативно повлиять на физическое и психологическое здоровье, а проблемы с ними космонавтам не нужны. Однако иногда космические агентства задумываются о снятии этих запретов для долгих экспедиций. Дело в том, что алкогольные напитки плотно вошли в культуру и даже религию человечества. А религиозные ритуалы в космосе проводятся давно — со времен Базза Олдрина, второго человека на Луне. Он взял с собой в полет хлеб и вино для причастия. Поэтому в «министерствах космоса» иногда звучат призывы разрешить экипажам употреблять алкоголь хотя бы по праздникам. Впрочем, к ним пока не прислушиваются.
Зато специалисты уже разрабатывают способы употребления вина в невесомости. Например, итальянские инженеры предложили хранить вино в съедобных капсулах, чтобы напиток не разливался по кабине. Они даже выяснили, что для таких капсул лучше всего подходят десертные сорта с ярким вкусом и невысоким градусом — тогда даже 1–5 мл вина дают полноценный букет и не опьяняют космонавта.
Возможно, однажды эта технология позволит экипажам кораблей и станций поднимать праздничный тост на орбите. Но пока что вино отправляется в космос исключительно ради науки. И эти эксперименты приносят ценные плоды – в прямом и переносном смысле. Расскажем о каждом из них в хронологическом порядке.
Первое вино на орбите (1985)
Самой первой ласточкой стало французское вино, побывавшее в космосе еще в 1985 году. Тогда на борту шаттла Discovery полетел в космос Патрик Бодри — французский космонавт, участник совместной миссии США и Франции. Бодри решил взять с собой на орбиту немного продуктов, которыми славилась его родина. В числе его личных вещей оказалась бутылка красного вина Château Lynch-Bages урожая 1975 года объемом 375 мл. Эта идея родилась не из научных соображений, а скорее из патриотических: француз хотел таким образом представить национальную культуру. Его американские коллеги как раз взяли в полёт баночки Coca-Cola.
NASA не возражало против такого груза, но поставило условия: вино должно оставаться неоткрытым все время полёта, а после возвращения на Землю о необычном «пассажире» нельзя было рассказывать в коммерческих целях. Бутылку надежно упаковали и разместили на шаттле. Вместе с ней Бодри прихватил виноградный лист и несколько мини-ампул с молодым вином урожая 1983 года — в качестве сувениров для экипажа. Старт экспедиции состоялся 17 июня 1985-го. В течение недели Discovery 111 раз облетел вокруг Земли и благополучно вернулся 24 июня. Таким образом, бутылка Château Lynch-Bages 1975 совершила путешествие длиной около 2,9 миллиона километров.
После приземления бутылку вернули владельцу винодельни. Её так и не открыли — вместо этого раритет выставили под стеклом как часть истории. Официальные дегустации «космического» Lynch-Bages не проводились, ведь миссия носила скорее символический характер. Тем не менее случай Бодри вошел в историю как забавный прецедент. Французская пресса тогда шутила, что Бодри сражался с невесомостью не ради науки, но ради славы бургундского напитка. Как бы то ни было, в 1985 году был положен символический старт винно-космической эпопее. Следующие эксперименты, впрочем, уже преследовали научные задачи.
Китай отправляет виноградную лозу на орбиту (2016)
Спустя более 30 лет после французского полета о космическом вине заговорили в Китае. В сентябре 2016 года, в рамках программы космической селекции китайские учёные и виноделы запустили на орбиту пакет с виноградными лозами популярных сортов: Каберне Совиньон, Мерло и Пино-нуар. Несколько саженцев отправились на борту космической лаборатории «Тяньгун-2», выведенной на орбиту как раз незадолго до этого эксперимента. Задача была практической: добиться мутаций, которые помогут этим сортам лучше расти в суровом климате некоторых регионов Китая. Дело в том, что отечественные виноградники, особенно в Нинся (засушливые предгорья пустыни Гоби), страдают от экстремальных условий — зимних холодов, жары и вирусных болезней лозы. Перед аграрной наукой стоял вопрос, как сделать виноград более выносливым.
Китайские специалисты решили испытать метод космической закалки. Лаборатория «Тяньгун-2» стала на время орбитальным теплицей для винограда. В условиях невесомости и космической радиации в ДНК растений могут произойти случайные изменения. Ученые предполагали, что некоторые из этих мутаций окажутся полезными — например, дадут лозам повышенную устойчивость к засухе или морозу. Спустя определенное время образцы должны были вернуть на Землю и сравнить с контрольными растениями, которые все это время росли в родном регионе Нинся.
Эксперимент проходил под эгидой Китайского космического агентства, при участии аграрных университетов. Он был приурочен к традиционному празднику Средины осени — возможно, не случайно, ведь по китайской легенде богиня Чанъэ улетела на Луну именно после того, как выпила волшебный эликсир. Не смотря на весь символизм, результат ожидался вполне практический.
Власти Китая возлагают большие надежды на space breeding — выведение новых сортов растений с помощью генетических мутаций, вызванных воздействием условий космического полета на семена. За прошлые годы таким способом уже испытывались сотни культур, от риса до овощей. Затем очередь дошла и до винограда.
О результатах этого конкретного опыта публично сообщалось мало. Известно, что после завершения миссии образцы виноградной лозы вернулись на Землю и были переданы биологам для анализа. Виноградники в Нинся продолжают закладываться — и есть надежда, что потомки черенков-космонавтов проявят себя на практике. По словам представителей Китайского национального космического управления, больше всего ученых волновало, изменится ли у потомков выносливость к погодным стрессам, вирусам и вредителям. Если эксперимент оправдает ожидания, китайские виноделы получат более приспособленные лозы. А сам подход станет еще одним подтверждением: космос может принести ощутимую пользу земледельцам.
Бордо на МКС: 12 бутылок Petrus и виноградные побеги (2019–2021)
Самый резонансный эксперимент с вином в космосе состоялся в 2019–2021 годах. Его инициатором стала компания-стартап Space Cargo Unlimited из Люксембурга и Франции. Ее поддержал Институт виноделия и вина Университета Бордо. Проект получил название Mission WISE. Он стал первой частной исследовательской программой, в которой объединились космос и сельское хозяйство. Цель выбрали амбициозную: изучить, как невесомость и космическая радиация влияют на процесс выдержки вина и развитие виноградных растений. По сути, исследователи решили проверить одновременно и конечный продукт (вино), и сырье (виноградную лозу).
В ноябре 2019 года на борту американского грузового корабля Cygnus отправили на Международную космическую станцию партию из 12 бутылок красного вина региона Бордо. Первоначально организаторы хранили в тайне сорт вина, чтобы избежать разговоров о рекламе. Уже после возвращения груза информацию рассекретили. Оказалось, что в космос летало легендарное сухое красное Château Petrus урожая 2000 года. Винный дом «Петрюс» производит одно из самых известных и дорогих вин в мире. Цена за бутылку этого напитка начинается от 1 миллиона рублей.
Каждая бутылка была заключена в специальный металлический цилиндр для защиты. На МКС их хранили при постоянной температуре ~18 °C в течение 438 дней. Спустя несколько месяцев, в марте 2020 года, к «винному погребу» на орбите добавилась партия из 320 черенков виноградной лозы сортов Мерло и Каберне Совиньон. Побеги были отправлены на МКС другими рейсами — их разместили в специально разработанных контейнерах с почвой, где те пребывали в спящем состоянии. Лозы провели на орбите около 10 месяцев, находясь в условиях микрогравитации и повышенного фона радиации. За это время груз дважды обогнул Солнце, суммарно намотав около 300 миллионов километров по орбите.
В январе 2021 года экспериментальный винный погреб вернулся на Землю. Многоразовый грузовик Dragon доставил 12 бутылок вина и все образцы лоз обратно, приводнившись в Атлантическом океане. Настало время откупорить бутылки и взглянуть, что же невесомость сделала с вином. Для слепой дегустации пригласили команду из 12 профессиональных сомелье и энологов в институте вина при Университете Бордо. Эксперты попробовали космический Petrus 2000 и то же вино, год пролежавшее в погребе на Земле при идентичных условиях. Причем даже судей заранее не предупредили, какое из вин побывало на орбите, чтобы исключить предвзятость.
Результаты дегустации всех удивили. Оба образца оказались хорошими, испорченного напитка среди них не было — в космосе вино не скисло. Однако специалисты отметили заметные различия во вкусе. По их совокупному мнению, вино, выдержанное на Земле, сохраняло более резкий характер. Оно осталось более «молодым» и с выраженной терпкостью. Зато космический Petrus за время орбитальной выдержки смягчился и словно «повзрослел». Сомелье описали его вкус как более гармоничный, с менее выраженными танинами и новыми цветочными нотами в букете. Один из дегустаторов образно заметил, что земной образец показался ему еще не до конца раскрывшимся, тогда как побывавшее в космосе вино успело «расцвести» за это время.
По оценке экспертов, 14 месяцев на орбите эквивалентны примерно дополнительным трем годам выдержки в бутылке на Земле. Иначе говоря, космос ускорил эволюцию благородного напитка, причем без негативных последствий для качества. Некоторые французские энологи назвали космический образец настоящим шедевром за мягкость и богатство аромата.
Параллельно биологи изучили вернувшиеся виноградные лозы. Здесь результаты тоже оказались обнадеживающими. Побеги, проведшие 10 месяцев на МКС, не погибли и успешно тронулись в рост после возвращения. Более того, растения показали удивительные новые качества. Во-первых, космическая лоза начала распускаться и образовывать почки быстрее, чем контрольные черенки такого же винограда, оставшиеся на Земле. Во-вторых, предварительные анализы выявили у «орбитальных» растений повышенную устойчивость к типичным болезням винограда. Черенки показали лучшую сопротивляемость ложной мучнистой росе — грибку, ежегодно поражающему виноградники. Они смогли противостоять и филлоксере — корневой тле, которая в XIX веке уничтожила почти все европейские лозы.
Учёные из Space Cargo Unlimited сообщили о биохимических изменениях: в тканях космических лоз обнаружено повышенное содержание полифенолов — тех самых антиоксидантов, которые влияют на вкус винограда и вина. Генетический анализ показал, что более чем в 90 генов произошли мутации, затрагивающие метаболизм и защитные реакции растений.
Конечно, все эти открытия ещё предстояло проверить на практике. Космические лозы после карантина высадили во французской провинции. К весне 2022 года они дали первые грозди, а на осенью 2023-го из них произвели первое вино, которое пока проходит процесс ферментации. Если урожай и вино из него подтвердят прогнозы, а именно повышенную устойчивость к болезням и отличное качество, это станет прорывом для виноделия.
Впрочем, сами исследователи настроены оптимистично. Научный директор проекта Майкл Лебер объяснил, почему космос так повлиял на виноград. Отсутствие гравитации «спутала» направление роста корней и листвы растения, а радиация активировала «спящие» гены защиты, что в комплексе и дало такой эффект. По сути, лоза прошла экстремальный отбор, и выжили сильнейшие клетки, которые теперь передают свой обновленный код потомству.
Эксперимент 2019–2021 годов доказал: вино и виноградная лоза могут пережить космическое путешествие и вернуться на Землю не хуже, а то и лучше. Для науки это ценный опыт. Виноделы узнали, что в условиях микрогравитации процессы старения вина идут ускоренно, но благоприятно. А для аграриев важны данные о том, что часть растений вынесла космический стресс и даже закалилась благодаря нему.
Впрочем, не обошлось и без рекламы «звездного виноделия». Одну из бутылок космического Petrus выставили на аукцион Sotheby's. Ценители готовы были заплатить за нее до $1 млн (почти 79 миллионов рублей). А эксперты компании Timelapse заявили, что по результатам опыта в космосе время течет быстрее, чем на Земле — по крайней мере, для благородного вина.
Брожение виноградного сока на орбите (2021)
Эксперименты с вином на этом не закончились. Пока французские бутылки созревали на МКС, американцы задумались о более прикладной задаче: насколько возможно само виноделие в космосе. В феврале 2021 года к МКС отправился небольшой контейнер с виноградным соком, предназначенным для брожения прямо на орбите. Этот проект организовала калифорнийская винодельня Michael David Winery в сотрудничестве с консалтинго-технологической компанией Common Sense Solutions. Отправка произошла на грузовике Cygnus CRS-15 компании Northrop Grumman в рамках очередной миссии снабжения NASA.
На борт МКС доставили четыре герметичных образца объемом по 70 мл, содержащие нестерилизованный виноградный сок калифорнийского сорта Лоди Каберне Совиньон с естественными дрожжами. Иными словами, емкости представляли собой бродильный чан в миниатюре, где процесс алкогольной ферментации должен был идти сам собой. Астронавты непосредственно участвовали в эксперименте: по заданному графику они аккуратно отбирали из каждой емкости пробы бродящего сока с помощью шприца и помещали их в морозильник станции. Это позволяло «законсервировать» ключевые стадии брожения для последующего анализа. Параллельно на Земле, в лаборатории, шел идентичный процесс: такой же сок бродил при тех же температурных условиях в контролируемой среде. Ученые тщательно синхронизировали оба опыта, чтобы разница была только в гравитации.
Спустя ~3,5 месяца, в июле 2021 года, замороженные космические образцы возвратили на Землю на корабле Dragon CRS-22 компании SpaceX. Их сразу доставили в специализированную лабораторию ETS Laboratories для химического и микробиологического анализа. Исследователей прежде всего интересовало, как повлияла невесомость на дрожжи и бактерии виноградного сока. Проект так и назвали — Grape Microbiota («виноградный микробиоценоз»). Предполагалось выяснить, какие микробы выживут и будут доминировать при брожении вина в космосе, и чем они будут отличаться от земных штаммов.
Первые результаты показали, что процесс брожения в невесомости в принципе возможен и протекает сравнимо с земным. Это дает зеленый свет космическим биотехнологиям. Руководитель эксперимента, винодел Джефф Фартинг, отмечал, что полученные данные важны не только для теории виноделия, но и для организации питания астронавтов при длительных миссиях. Ведь брожение — это не только про алкоголь, но и в целом про переработку органических отходов, создание ферментированных продуктов, поддержание микрофлоры в замкнутой среде.
Управлять микробами в условиях космоса — значит уметь делать квашеные и бродильные продукты, от хлеба до йогурта, прямо на корабле. А виноделы с Земли получили шанс выделить из образцов новые дрожжевые культуры, закаленные невесомостью. Винодельня Michael David Winery планирует пополнить свою коллекцию дрожжей уникальными «космическими» штаммами, которым, возможно, суждено родить когда-нибудь особое вино.
Вино и виноградная лоза оказались на удивление выносливыми путешественниками. Каждый эксперимент принес полезные данные, которым найдут применение в космосе и на Земле. Вероятно, виноделов ждет еще немало интересного. В обозримом будущем экипажи вряд ли смогут по праздникам чокаться бокалами с вином, произведенным в космосе. Но, возможно, через несколько десятилетий на орбитальных станциях появятся свои оранжереи, где среди полезных культур почетное место займет виноград. А пока фантастика превращается в реальность, орбитальное вино остается уделом лабораторий.
Об остальных диковинках, которые люди отправили в космос, можно прочитать в нашем материале.
