Webhely-hozzáférési kód

Írja be hozzáférési kódját az alábbi űrlapmezőbe.

Ha Ön Zinio, Nook, Kindle, Apple vagy Google Play előfizető, megadhatja a webhely hozzáférési kódját az előfizetői hozzáférés megszerzéséhez. Webhely-hozzáférési kódja a digitális kiadás Tartalomjegyzék oldalának jobb felső sarkában található.

A növények termesztése a világon kívül elengedhetetlen és egyre valószínűbb része a kozmosz felfedezésének.

Hírlevél

Iratkozzon fel e-mailes hírlevelünkre a legfrissebb tudományos hírekért

Hawaii Mauna Loa vulkánjának északi lejtőjén, 8000 méterrel a tengerszint felett, biológia Ph.D. Cyprien Verseux hallgató egy évet töltött a Mars szimulált élőhelyén, és megtanulta, hogyan kell salátát művelni. Verseux egyike volt a hat ersatz űrhajósnak, akik részt vettek a HI-SEAS IV-ben, a Hawaii Egyetem 2015. évi kísérletében. A csoport az űrkutatás pszichológiai nehézségeit vizsgáló tanulmány részese volt, a csoport összetartását szélsőségesen elszigetelten vizsgálva.

Verseux mezőgazdasági projektje, a diplomás kutatások kiterjesztése, technikailag nem volt összefüggésben a HI-SEAS küldetésével. De a bolygóközi utazás szempontjából nem kevésbé fontos. Ha hosszú távon támogatni akarja az embereket, nagyon nehéz és drága lesz az űrbe küldeni az embereknek szükséges összes ételt és oxigént - magyarázza. "Az ötlet az lenne, hogy a helyszínen előállítsák, amire szükség van, abból, amit ott találnak."

A Verseux különleges salátája végül csak egy kis lépés lehet a Mars önellátása felé. De a Föld asztrobotanikájának és a keringő Nemzetközi Űrállomás (ISS) fedélzetének egyéb előrelépéseivel együtt a Verseux úttörő kutatása ígéri az óriási ugrást, amely szükséges ahhoz, hogy az űrhajósok a Mauna Loa-nál is egzotikusabb birodalmakat fedezzék fel.

Space Veggies

A földönkívüli mezőgazdaság gondolata régebbi, mint az első rakéták. Az 1920-as években, az űrhajók meghajtásának matematikájának fejlesztése közben, Konstantin Ciolkovszkij szovjet repüléstechnikus elmélete lezárt üvegházakat tervezett az űrben, ahol az emberek és a növények támogathatták egymást. Az emberek biztosítanák a szén-dioxidot, a növények pedig táplálékot és oxigént, a mikrokozmoszban replikálva a Földet.

Az 1950-es évekre az Egyesült Államok A légierő és a NASA algákon alapuló életfenntartó rendszereket kezdett tesztelni a jövőbeli űrkutatók számára. A szovjetek az 1970-es és 80-as években tovább mentek azáltal, hogy olyan növényeket, mint a hagyma és a len repítettek legkorábbi űrállomásaikra, demonstrálva, hogy az élő növények mikrogravitációban képesek túlélni. Ezzel párhuzamosan elszigetelt, zárt élőhelyeket építettek a Földön - Ciolkovszkij üvegházainak változatai - annak tanulmányozására, hogy a növények hogyan tudnak táplálékot szolgáltatni és emberi beavatkozást feldolgozni külső beavatkozás nélkül.

A NASA azóta visszanyerte a vezetést egy ilyen kutatásban, és újradefiniálta a pályáját is. "A teljes bioregeneráció koncepciójától inkább a kissé a Földtől függő megközelítés felé mozdultunk el" - mondja a NASA Kennedy Űrközpontjának asztrobotanistája, Gioia Massa, aki mezőgazdasági kísérleteket folytat az ISS-en. Egyelőre a NASA az űrhajósok táplálékának nagy részét elküldi a Földről, és a hulladékot gépekkel újrahasznosítja, de az űrügynökség még mindig ott használja a biológiát, ahol "van értelme".

Bár ez visszavonulásnak hangozhat, valójában a hosszú távú előrelépés stratégiája, amely a túl gyors mozgásból levont tanulságokon alapul. (Az 50-es évek eleji algakísérletek? Egy flop.) Massa legfigyelemreméltóbb sikere a Veggie - a Zöldségtermesztési Rendszer rövidítése - nevű űrkertészeti kísérlet volt, amely 2014 óta magokat termeszt az ISS-en. A zöldség szándékosan egyszerű és felhasználóbarát, minihűtő méretű egységben van elhelyezve, és a személyzet interakciójára lett tervezve. Az űrhajósok termőzsákokkal töltik fel, amelyek egy speciális műtrágyával átitatott, sült agyag szubsztrátumban szuszpendált magokat tartalmaznak. Ezután az ideiglenes kertészek mindent megtesznek a növekedés ápolásáért a színes LED-ek és az elektromos ventilátorok vezérlésével.

Az egyik legnagyobb kihívás az öntözés. A víz mikrogravitációban ellenintuitív módon viselkedik, és mozgása sokkal nehezebb megjósolni, így a cseppek ugyanolyan könnyen el tudják fojtani a gyökereket, mint ahogy kiszáradnak. Bár a probléma továbbra sem megoldott, az ISS személyzetének széles körű választékot sikerült termesztenie a válogatott zöldségekből, beleértve a római salátát, a kínai káposztát és a kelkáposztát. A termés minimális, így az űrhajósok csak egy kis ízelítőt kapnak a friss termékekből, de akár egy saláta levél havonta is nagy változást hozhat hetekig tartó rágalmazás után.

"Idővel az emberek valahogy elfáradnak abban, hogy ugyanazt eszik" - magyarázza Massa. "A legtöbb ember, aki az űrbe megy, lefogy." Ezek a növények segíthetnek fenntartani az étkezési lelkesedést.

A kiegyensúlyozott étrend előnyei

A kertészkedés fizikai cselekedetének fontos pszichológiai előnyei is lehetnek. "A növekvő növények boldogabbá tehetik az űrhajósokat" - mondja Massa. Láthatja, mit jelent, amikor megnézi azt a videót, amikor Scott Kelly űrhajós lelkesen készít egy csokor űrben termesztett zinniat.

És bár a személyzet elégedettségének javítása nem kis jelentőségű, a Veggie nagyobb változata szintén segíthet legyőzni a hosszú távú űrrepülés jelentős élettani akadályait. A táplálkozás komoly aggodalomra ad okot. A vitaminok idővel lebomlanak, és elveszítik hatékonyságukat egy hároméves oda-vissza misszió során a Mars felé. A zöldek biztosíthatnák az űrhajósoknak szükséges étrend-kiegészítőt, még akkor is, ha kalóriáik nagy része még mindig előre csomagolt élelmiszerekből származik.

Természetesen heti egy paradicsom nem fogja megcsinálni. Rövid távon is javulnia kell az űrgazdaságnak. Szerencsére az űrhajósoknak már sok szükséges eszköz áll rendelkezésükre. A mikrobiológia és a genetika mikrogravitációs tanulmányozásához a NASA számos platformmal látta el az ISS-t a növényi szövet Petri-csészékben történő termesztésére, és egy új Advanced Plant Habitat lehetővé teszi Massa és munkatársai számára a teljes méretű növények fejlődésének nyomon követését, több mint 180 kontrollal és érzékelők, hatékonyan ellátva a távoli laboratóriummal. Ezek a rendszerek együttesen a világítás és az öntözés finomhangolásán túlmutatnak a NASA-n.

Futurisztikusabb kutatás magában foglalja a géntechnológiát. Például az alacsony gravitációjú növényeknek nem biztos, hogy szükségük van annyi ligninre, az ehetetlen anyagra, amely a szárak merevségét adja. A NASA tudósai azt vizsgálják, hogy a lignintermelés megváltoztatása segíthet-e az embereknek több tápanyag felszívódásában a zöldségeikből, vagy megkönnyíti-e a növényi hulladék kezelését az űrben.

Még akkor is, ha a növények genetikailag módosítása szükséges lehet az űrhöz, valószínűleg nem lesz elegendő. Hosszú távon nézve Massa továbbra is aggódik mindazok miatt, amelyeknek még mindig a Földről kell származniuk, hogy az űrnövények egészségesek legyenek. "Nem akarjuk elindítani, ami az űrszennyeződésnek felel meg" - mondja. A teljes bioregeneráció nélkül, Tsiolkovsky-stílusban is úgy véli, hogy „meg kell vizsgálnunk az in situ erőforrás-felhasználás ezen potenciális területeit”. Ha a Marson növekszik, az ellátási láncának többnyire marsi kell lennie.

És szerencsére a legfrissebb kutatások szerint nagyon is lehet.

Marsi növények

2015-ben, amíg Verseux a Mauna Loa-n tartózkodott, különleges salátája olyan tápanyagokból élt, amelyeket kizárólag a cianobaktériumok néven ismert mikrobák állítottak elő, és amelyek túléléséhez csak fényre, vízre, levegőre és minimális tápanyagra van szükség. Ugyanakkor cianobaktériumok mintái keringtek a Föld körül az ISS külső felületén. A Biológiai és Mars kísérlet (BIOMEX) részeként számos más típusú mikrobával voltak ott, a német űrkutatási központ és az együttműködők részéről.

Az elsődleges cél az élet határainak megismerése volt, azáltal, hogy az organizmusokat 16 hónapos orbitális sugárzásnak tették ki. Verseux és Daniela Billi, a Római Egyetem asztrobiológusa és botanikusa, valamint Verseux diplomás kutatási tanácsadója alkalmat adott arra, hogy megismerje a cianobaktériumok életképességét a marsi mezőgazdaság számára, mivel a Vörös Bolygó hasonlóan kemény sugárzást visel el. Mi történne például a Marson, ha véletlenül kitennék a cianobaktériumokat?

A folyóiratban megjelent kutatásuk eredményei Asztrobiológia ez év elején mutassa meg, hogy a mikrobák életben maradhatnak, ha a regolit (a sok holdat és bolygót lefedő por alakú kőzet technikai neve) védi őket. Más szavakkal: a legjobb, ha nem szabad a cianobaktériumokat a szabadban tenyészteni, de ha az üvegházának betört ablaka lenne, akkor a mikrobái rendben lennének, védve a helyi termőtalajjal. A félelmetes meteorit nem vezetne éhezéshez, miután az előre csomagolt ételek leálltak a Földről.

A Regolith más módon is hasznos lehet. Ha nem akarja a szennyeződéseket - szó szerint földet - az űrbe szállítani, akkor a porított kő az Ön rendelkezésére áll. De kiderült, hogy a cianobaktériumok képesek az egészséges ásványi anyagok kinyerésére közvetlenül a Földön a regolithoz hasonló sivatagi kőzetekből. Más szavakkal, úgy tűnik, hogy ez a mikroba a megfelelő organizmus a Mars „helyszíni erőforrás-felhasználásához” - a NASA hosszú távú megoldása keresi. Amint a cianobaktériumok bekerülnek a helyi terepre, elolvadva a marsi jeget és az UV-szűréssel szűrt napfényt, elméletileg önállóan az ellátási lánc részévé válhatnak.

A Bremeni Egyetem Alkalmazott Űrtechnikai és Mikrogravitációs Központjának posztdoktori munkatársa, a Verseux sokkal többet képzel el, mint pusztán a salátatermesztést a világon kívül. A cianobaktériumokból betakarított tápanyagok szinte minden növényt képesek táplálni, különösen egy kis géntechnológiával. "Miután megnőtt, közvetlenül felhasználhatja őket oxigén, élelmiszer, bioüzemanyagok és néhány más dolog előállításához" - mondja. "Alapvetően mindent elő tud állítani az embereknek a túléléshez."

Ugyanaz a kutatás, amely lehetővé teheti a Mars emberi felfedezését, a tudósoknak is ismereteket adhat a kirándulás megtérüléséhez. "Nagyon sok párhuzam van annak megvizsgálása között, hogy milyen források állhatnak rendelkezésre az élet számára, és milyen lehet az aláírás bizonyíték az élet ”- figyeli Massa. Tehát azzal, hogy megtanuljuk, mit tudunk növekedni és hogyan művelhetünk, végső soron jobban felkészültek vagyunk arra, hogy ugyanezt tegyük a marsi bennszülöttek számára.

Jonathon Keats közreműködő szerkesztő a Felfedez. Ez a történet eredetileg nyomtatott formában "Zöldebb tér kialakítása" néven jelent meg.