NASA – National Aeronautics and Space Administration

In tegenstelling tot reizigers op aarde die het gemak hebben van wegrestaurants en fast-food restaurants, zijn de eetgelegenheden voor ruimtereizigers beperkt.
Terwijl de NASA-astronauten zich voorbereiden op het vervullen van de Vision for Space Exploration met missies die steeds langer duren, proberen wetenschappers een manier te vinden om hun eigen voedsel te verbouwen.
Lanten bieden een veelbelovende oplossing om astronauten duizenden kilometers van de aarde van voedsel te voorzien. Ze zouden gewassen kunnen verbouwen die niet alleen een gezond dieet aanvullen, maar ook giftige kooldioxide uit de lucht in hun ruimteschip verwijderen en levensondersteunende zuurstof produceren.
Afbeelding links: Radijzen zijn een plantensoort die onderzoekers bestuderen voor mogelijk gebruik als voedselgewas op lange-afstandsmissies. Credit: NASA/KSC
Aangezien de Space Shuttle en zelfs de expedities naar het internationale ruimtestation relatief kortdurende inspanningen zijn, doen astronauten het goed met fysieke en chemische vormen van levensondersteuning. Maar voor toekomstige missies van lange duur en kolonies op de maan of Mars geloven wetenschappers dat een levensondersteunend systeem met een biologische component (zoals planten) – een “bioregeneratief levensondersteunend systeem” genoemd – verschillende voordelen heeft.
“Als je voortdurend producten zoals voedsel bevoorraadt en levert, wordt dat veel duurder dan je eigen voedsel produceren,” zegt Ray Wheeler, plantenfysioloog aan het Space Life Sciences Lab van het Kennedy Space Center. “Maar het ontwikkelen van zo’n systeem is niet zo simpel als het planten van fruit, groenten en tarwe in de ruimte of op verre planeten. “Je zegt niet plotseling: ‘We hebben een bioregeneratief systeem nodig voor de maan omdat we daar 12 maanden willen blijven, of vijf jaar.’ Het kost veel tijd om deze systemen te bouwen en te evalueren.”
Wetenschappers onderzoeken hoe verschillende hoeveelheden van drie factoren – licht, temperatuur en koolstofdioxide – de plantengroei beïnvloeden. Een vierde factor is de soort en variëteit van de planten.
In gesloten plantengroeikamers op het KSC groeien radijzen, sla en groene uien “hydroponisch” in een met voedingsstoffen verrijkte vloeistof. Licht, temperatuur en kooldioxideniveaus worden zorgvuldig gecontroleerd. Wetenschappers vergelijken hoe plantensoorten samen groeien in “gemengde culturen” versus alleen in “monoculturen.”
Afbeelding rechts: Plantfysioloog Ray Wheeler controleert uien die worden gekweekt met hydroponische technieken. De andere planten zijn Bibb-sla (links) en radijs (rechts). Krediet: NASA/KSC
Waarom zou dit belangrijk zijn? Ten eerste geven sommige planten chemische verbindingen af die hun buren kunnen vergiftigen, waardoor de weg vrij is voor de agressieve plant om zich te verspreiden. Je ziet geen problemen met invasieve sla die overal groeit,” zegt Wheeler met een glimlach. “Maar we willen het bevestigen.”
Ook kunnen sommige planten agressiever met voedingsstoffen omgaan dan andere. Sommige soorten kunnen bijvoorbeeld zware stikstofgebruikers zijn die op zichzelf prima zouden zijn, maar die andere soorten zouden wegnemen.
Een ander punt van zorg is de concurrentie van planten om licht, gebaseerd op hoe ze groeien. Als een soort groter wordt en zich breder uitspreidt dan de soort ernaast, kan de grotere plant het licht van de kleinere planten blokkeren.
Naast deze milieuvariabelen onderzoeken wetenschappers de effecten van verschillende soorten verlichting op planten om te bepalen welke kleur hen het best helpt groeien. Een andere overweging is de luchtdruk.
Beeld links: Arabidopsisplanten verschijnen paars onder rood en groen licht dat wordt geproduceerd door lichtgevende diodes. Wetenschappers bestuderen de groei van planten onder verschillende lichtomstandigheden. Credit: NASA/KSC
“We willen zien hoe planten worden beïnvloed als we de druk in hun omgeving verlagen, zodat die meer lijkt op die van het oppervlak,” legt Wheeler uit. “Enkele voordelen van een lagere druk zouden zijn: meer speelruimte bij de keuze van constructiematerialen, een betere zichtbaarheid omdat je niet zo’n dikke afdekking nodig hebt, en minder lekken.”
In de Vision for Space Exploration kijkt NASA al vooruit naar een toekomst op de maan, Mars en verder. Mede dankzij het biowetenschappelijk onderzoek dat vandaag wordt uitgevoerd, kunnen de astronauten van morgen genieten van een efficiënter levensondersteunend systeem… en wat vers verbouwd voedsel.