NASA – National Aeronautics and Space Administration

W przeciwieństwie do podróżnych na Ziemi, którzy mają wygodę przydrożnych jadłodajni i restauracji typu fast-food, opcje żywieniowe dla podróżujących w kosmosie są ograniczone.
Jak astronauci NASA przygotowują się do wypełnienia Wizji Eksploracji Kosmosu z coraz dłuższymi misjami, naukowcy próbują znaleźć sposób na uprawę własnej żywności.
Rośliny oferują obiecujące rozwiązanie w dostarczaniu żywności astronautom tysiące mil od Ziemi. Mogliby oni uprawiać rośliny, które nie tylko uzupełniałyby zdrową dietę, ale także usuwałyby toksyczny dwutlenek węgla z powietrza wewnątrz ich statku kosmicznego i tworzyłyby podtrzymujący życie tlen.
Zdjęcie po lewej: Rzodkiewka jest jednym z gatunków roślin, które naukowcy badają pod kątem możliwego wykorzystania jako uprawy żywności na misjach o długim czasie trwania. Credit: NASA/KSC
Skoro Space Shuttle, a nawet ekspedycje na Międzynarodową Stację Kosmiczną są stosunkowo krótkotrwałe, astronauci dobrze sobie radzą z fizycznymi i chemicznymi formami podtrzymywania życia. Jednak w przypadku przyszłych misji o długim czasie trwania oraz kolonii na Księżycu lub Marsie, naukowcy uważają, że system podtrzymywania życia z komponentem biologicznym (takim jak rośliny) – zwany „bioregeneracyjnym systemem podtrzymywania życia” – ma kilka zalet.
„Jeśli stale uzupełniasz zapasy i dostarczasz towary takie jak żywność, stanie się to o wiele bardziej kosztowne niż produkcja własnej żywności” – mówi Ray Wheeler, fizjolog roślin z Laboratorium Nauk o Życiu w Przestrzeni Kosmicznej w Kennedy Space Center. „Możesz osiągnąć pewną autonomię dzięki zdolnościom bioregeneracyjnym.”
Ale opracowanie takiego systemu nie jest tak proste, jak zasadzenie kilku owoców, warzyw i pszenicy w kosmosie lub na odległych planetach.
„To nie jest coś w rodzaju szybkiego startu”, mówi Wheeler. „Nie można nagle powiedzieć: 'Potrzebujemy systemu bioregeneracyjnego na Księżyc, bo chcemy tam zostać przez 12 miesięcy lub pięć lat’. Budowa i ocena tych systemów zajmuje dużo czasu.”
Naukowcy badają, jak różne ilości trzech czynników – światła, temperatury i dwutlenku węgla – wpływają na wzrost roślin. Czwartym czynnikiem jest gatunek i odmiana roślin.
Wewnątrz zamkniętych komór wzrostu roślin w KSC, rzodkiewki, sałata i zielona cebula rosną „hydroponicznie” w płynie wzbogaconym w składniki odżywcze. Światło, temperatura i poziom dwutlenku węgla są dokładnie kontrolowane. Naukowcy porównują jak gatunki roślin rosną razem w „mieszanych kulturach” w porównaniu z monokulturami.”
Zdjęcie po prawej: Fizjolog roślin Ray Wheeler sprawdza cebulę uprawianą przy użyciu technik hydroponicznych. Pozostałe rośliny to sałata Bibb (po lewej) i rzodkiewka (po prawej). Credit: NASA/KSC
Dlaczego to ma znaczenie? Po pierwsze, niektóre rośliny wydzielają związki chemiczne, które mogą zatruć ich sąsiadów, oczyszczając drogę dla agresywnej rośliny do rozprzestrzeniania się.
„Nie jest to powszechne w roślinach uprawnych. Nie widzisz problemów z inwazyjną sałatą rosnącą dookoła,” mówi Wheeler z uśmiechem. „Ale chcemy to potwierdzić.”
Również, niektóre rośliny mogą używać składników odżywczych bardziej agresywnie niż inne. Na przykład, niektóre gatunki mogą być ciężkimi użytkownikami azotu, które byłyby w porządku na własną rękę, ale zabrałby z innych gatunków.
Innym problemem jest konkurencja roślin dla światła, w oparciu o to, jak rosną. Jeśli jeden gatunek rośnie wyższy i rozprzestrzenia się szerzej niż gatunki obok niego, większa roślina może zablokować światło z mniejszych roślin.
Apart z tych zmiennych środowiskowych, naukowcy badają skutki różnych rodzajów oświetlenia na rośliny, aby określić, który kolor najlepiej pomaga im rosnąć. Innym czynnikiem jest ciśnienie atmosferyczne.
Zdjęcie po lewej: Rośliny Arabidopsis pojawiają się fioletowe pod czerwonym i zielonym światłem wytwarzanym przez diody elektroluminescencyjne. Naukowcy badają wzrost roślin w różnych warunkach świetlnych. Credit: NASA/KSC
„Chcemy zobaczyć, jak wpłynie na rośliny zmniejszenie ciśnienia wewnątrz ich środowiska, tak by było ono bardziej zbliżone do tego na powierzchni” – wyjaśnia Wheeler. „Niektóre korzyści z niższego ciśnienia to większa swoboda w wyborze materiałów strukturalnych, lepsza widoczność, ponieważ nie trzeba by było tak grubej pokrywy i mniej przecieków.”
W wizji eksploracji kosmosu, NASA już patrzy w przyszłość na Księżycu, Marsie i nie tylko. Po części dzięki prowadzonym obecnie badaniom w dziedzinie nauk przyrodniczych, jutrzejsi astronauci mogą cieszyć się bardziej wydajnym systemem podtrzymywania życia… i świeżo wyhodowanym jedzeniem.”
.