Az űrhajósok, hogy élelmiszereket termeljenek az űrben NTNU technológiával

Wolff megállapította, hogy a növények „megérzik”, hogy mennyi táplálék áll rendelkezésre, amikor Hollandiában éghajlattal szabályozott növekedési kamrákban végzett kísérleteket. Fotó: Silje Wolff

A Marsra utazáshoz az űrhajósoknak saját élelmiszer-termelésre lesz szükségük. Az NTNU létrehozza a zöldségfélék űrben történő termesztésére szolgáló vetőgépeket. Most, hogy a kutatók befejezték a salátatermesztési kísérleteket, babkísérletekbe fognak kezdeni.

A friss ételek annyira vonzóak az űrhajósok számára, hogy salátával pirítottak, amikor három évvel ezelőtt néhány salátafejet termeszthettek a Nemzetközi Űrállomáson.

2021-ben a bab szerepel az űrben termesztendő menüben, amelyet az NTNU-ban kifejlesztett csúcstechnológiás ültetvényekben ültetnek.

- Az űrhajósok kedvelik a kertészkedést és mindent, ami a földi életre emlékezteti őket. Élvezik a zöldségek gondozását és öntözését, valamint csírázását ”- mondja Silje Wolff, a CIRiS növényfiziológusa, az NTNU Társadalmi Kutatások Központja az Interdiszciplináris Űrkutatási Központban.

Saláta ültetése a lávakőzetbe

Ezt a salátát porózus lávakőből létrehozott mesterséges talajban termesztették. A cél a saláta hidroponikus termesztése, a növényeknek szükséges összes tápanyag és víz biztosításával, a tényleges talaj felhasználása nélkül. Fotó: Silje Wolff, CIRiSSHOW MORE

Wolff most fejezte be a salátatermesztési kísérletet. A salátát lávakőből készített mesterséges talajba ültették. A cél az, hogy a növények közvetlenül növényi tápanyagokkal kiegészített vízben növekedjenek.

„Minden űrhajós álma az, hogy képes legyen friss ételeket fogyasztani - például epret, koktélparadicsomot vagy bármit, ami ízrobbanást okoz. Egyszer ez biztosan lehetséges lesz. Olyan üvegházat képzelünk el, amelyben többféle zöldség van ”- mondja Wolff.

A Nemzetközi Űrállomáson a leghosszabb tartózkodás hat hónap volt. A Marsra utazó embereknek fel kell készülniük arra, hogy legalább egy évig az űrben maradjanak.

Marsi álom

Az Európai Űrügynökség egy holdbázis megépítését tervezi 2030-ban, mint megállót a Mars felé vezető úton. A NASA azt tervezi, hogy közvetlenül a bolygóra repül, amelynek cél leszállási dátuma 2030.

"Ezek nagyon kifinomult ültetvényesek, amelyek szabályozzák az összes vizet, tápanyagot, gázt és levegőt a növények számára."

„Ahogy ma az űrutazás működik, szinte lehetetlen felvenni az összes szükséges erőforrást. Ezért kell kifejlesztenünk egy biológiai rendszert, hogy az űrhajósok előállíthassák saját ételeiket, és az összes erőforrást újrahasznosítsák ”- mondja Wolff.

A mai űrhajósok csak fagyasztva szárított és vákuumcsomagolt ételeket fogyasztanak.

Gyakran fogyni

- Az űrhajósok azzal küzdenek, hogy kevés étvágyuk van. Gyakran fogynak. Az egyik célunk az, hogy valami frisset eszünk, pszichológiai vonatkozása. A vákuumcsomagolt ételek nem igazán emlékeztetnek az ételekre. Fontos, hogy legyen valami friss, ami kiváltja az étvágyat és a megfelelő receptorokat az agyban ”- mondja Wolff.

Az NTNU és a CIRiS együttműködik olasz és francia kutatókkal a növényi táplálék termesztésére irányuló törekvésükben hosszú űrutazásokra.

A CIRiS teszteli az NTNU műszaki műhelyének új felszerelését - nagyon kifinomult ültetőgépek, amelyek szabályozzák az üzemek számára szükséges összes vizet, tápanyagot, gázt és levegőt. Az űrben az összes vizet és ételt vissza kell szerezni. Ez azt jelenti, hogy a növények megtermékenyítésének a lehető legpontosabbnak kell lennie.

A kutatás egyik aspektusaként Wolff kísérleteket végzett Hollandiában éghajlattal szabályozott növekedési kamrákban.

A növények „szagolják” a tápanyagellátást

A nitrogént a növények használják leginkább. A kísérletek során Wolff különböző tápanyagdózisokat vizsgált, és azt, hogy ezek hogyan befolyásolták a növények vízfelvételét.

„Megállapítottuk, hogy a növények valamilyen módon megérzik a rendelkezésükre álló tápanyagok mennyiségét. Amikor a nitrogénkoncentráció nagyon alacsony, a növény több vizet és így több nitrogént vesz fel, amíg el nem éri az optimális szintet. A növény rendelkezik egy mechanizmussal, amely bekapcsol, ha a nitrogénszint megfelelő. Ezután a nitrogén és a víz abszorpcióját egyaránt lefelé állítja - mondja Wolff.

Centrifuga centrifuga

Most mindent elvégeztek, ami a Földön tesztelhető. A következő lépés a bab termesztése az űrben, hogy megfigyeljük a gravitáció hiányának hatását a növények vízszállításra és tápanyagok felszívására. A gravitáció hiányának szimulálása nem végezhető el a Földön.

A babot centrifugába helyezzük, hogy az űrállomáson kicsírázzon és növekedjen. A centrifugát elforgatva különböző mennyiségű gravitációt hozunk létre.

"A művészet, hogy valami növekedjen az űrben, átkerülhet bolygónkra."

"Így hozunk létre egy beállítást, amely mind az űrállomás mikrogravitációs viszonyait, mind a Földön létező 1 g erőt előállítja" - mondja Wolff.

Ez lehetővé teszi számára, hogy összehasonlítsa a különböző gravitációs szintek hatását az űrben lévő növényekre. A Földön a gravitáció miatt a meleg levegő emelkedik, miközben a hideg levegő süllyed. Az űrállomáson a levegő állandóbb, emiatt az űrhajósok mindig alacsony fokú lázban szenvednek. A növények is érintettek.

Növényi légzés más, mint a Földön

„Az álló levegő befolyásolja a levél alsó részének egy rétegét, ahol a sztóma pórusai találhatók. Amikor a gravitáció eltűnik, a rés alakú nyílásokban a határréteg megvastagszik. Ez csökkenti a párolgást és a levél hőmérsékletének emelkedését okozza. A vízgőz diffúziója a környezetbe a növények szabályozásának fontos része, és összehasonlítható a verejtékezéssel, hogy lehűtse a testet emberekben és állatokban. ”- mondja Wolff.

A művészet, hogy valami növekedjen az űrben, átkerülhet bolygónkra.

A városokban az élelmiszertermelés lehetőséget kínál arra, hogy a legtartósabb módon több élelmiszert állítsanak elő. A városokban nincs sok talaj termesztésre, de sok lehetõség akkor válik lehetõvé, ha közvetlenül vízbe lehet ültetni zárt beltéri rendszerekben, ahol az éghajlat minden szempontja szabályozott.

Városi földművelés

„Az újrahasznosítás és a pontos megtermékenyítés kulcsfontosságú a fenntarthatóbb élelmiszer-termelés eléréséhez. Ha a növényeket közvetlenül oldott tápanyagokkal rendelkező vízben termesztik, a műtrágyázást és az öntözést sokkal könnyebb ellenőrizni ”- mondja Wolff.

„A növények kevésbé érzékenyek a táplálékhiányra, mert a gyökerek közvetlen kapcsolatban vannak a tápanyagokkal. Mindig képesek az új tápanyagokhoz a vízen keresztül hozzájutni, és minden rendelkezésre álló tápanyagot felhasználhatnak - ellentétben a talajjal, amely megköti a tápanyagokat és befolyásolja azok hozzáférhetőségét a gyökerekig. És a gyökerek nem rothadnak, ha a vizet kevés oxigénnel keverik össze ”- mondja.

Ezt a cikket először a Gemini Research News tette közzé 2019. január 9-én.