نزدیک به 20 سال است که انسان ها در ایستگاه فضایی بین المللی (ISS) در فضا زندگی می کنند. در این مدت، ناسا سخت تلاش کرده تا برای فضانوردان خود غذایی فراهم کند که هم مغذی و هم خوشمزه باشد. اما، فقط مقدار زیادی غذای از پیش بسته بندی شده وجود دارد که تمام می شود. این امر محققان ناسا را وادار کرد تا آزمایش‌های «گیاهی» برای کاشت گیاهان در فضا را طراحی کنند که هدف آن پرورش میوه و سبزیجات تازه در ایستگاه فضایی است.
چرا محققان به پرورش گیاهان در فضا فکر می کنند؟
وقتی به اکتشاف فضا فکر می کنیم، کشاورزی اغلب اولین چیزهایی نیستند که به ذهنمان خطور می کند. اگرچه کشاورزی برای هزاران سال در تمدن بشری رایج بوده اند، اما این فعالیت های ضروری به سرعت به بخشی جدایی ناپذیر از تحقیقات برای فعال کردن اکتشافات فضایی تبدیل می شوند. در حال حاضر، تنها پایگاه انسانی در فضا، ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) است که هوا، غذا و آب از زمین تامین می‌شود. هر فضانورد تقریباً به 1 کیلوگرم اکسیژن، 1 کیلوگرم غذای کم آب و 3 لیتر آب در روز نیاز دارد. تهیه این تجهیزات برای همه فضانوردان در ISS برای ماموریت های فضایی طولانی پرهزینه و غیرعملی است. اگر بشریت بخواهد بیشتر در کیهان کاوش کند، مجبور به کاشت گیاهان در فضا است.
یک سیستم خودپایدار
گیاهان در فضا نه تنها به عنوان منبع غذایی مفید هستند بلکه فضانوردان امیدوارند از گیاهان برای ایجاد یک مدار خود نگهدار استفاده کنند تا تمام اکسیژن، آب و غذای مورد نیاز فضانوردان را بدون هیچ گونه تامین مجدد از زمین تامین کند. بیش از 25 سال، آژانس فضایی اروپا (ESA) با برنامه جایگزین سیستم حمایت از حیات میکرو اکولوژیکی (MELiSSA) در راستای این هدف کار می کند.
مواد زائد انسانی (مانند ادرار و دی اکسید کربن بازدم) مواد ضروری برای رشد را به گیاهان می‌رسانند و به نوبه خود گیاهان اکسیژن و غذا را برای انسان فراهم می‌کنند و همچنین فاضلاب را فیلتر می‌کنند. این حوزه تحقیقاتی همچنین دارای پتانسیل ایجاد روش هایی برای تولید مواد غذایی پایدارتر بر روی زمین است.
چگونگی رشد گیاهان در فضا
در فضا، فراهم کردن شرایط لازم برای رشد گیاهان (مانند آب، نور، مواد مغذی و دمای مناسب) دشوار است. این امر باعث می شود که رشد گیاهان در فضا یک کار چالش برانگیز اما نه غیرممکن باشد. در سال 2015، اعضای ISS Expedition 44 برای اولین بار طعم غذای پرورش یافته در فضا را هنگام برداشت یک کاهوی رومی قرمز که به عنوان بخشی از آزمایش گیاه Veg-01 ناسا پرورش داده شده بود، چشیدند. از آن زمان، دانشمندان در حال تحقیق در مورد روش های جدید برای رشد گیاهان دیگر در فضا هستند.
هنگام انتخاب گیاهان برای رشد، عوامل مختلفی در نظر گرفته می شود، مانند ارزش غذایی و عملکرد. دو گیاه اصلی، سیب زمینی و گندم هستند. هر دو غذای غنی از کربوهیدرات با کالری بالا هستند، بنابراین می توانند به فضانوردان به تامین انرژی کافی در طول یک ماموریت طولانی کمک کنند. علاوه بر این، سیب زمینی و گندم گیاهان مقاومی هستند که با اکثر شرایط روی زمین سازگار هستند و بدون نیاز به فضای زیادی برای رشد، عملکرد بالایی دارند.
سیستم تولید سبزیجات، معروف به Veggie، یک باغ فضایی است که در ایستگاه فضایی قرار دارد. هدف Veggie کمک به ناسا برای مطالعه رشد گیاهان در فضا است، در حالی که کاشت گیاهان در فضا غذای تازه را به رژیم غذایی فضانوردان اضافه می کند و شادی و حس خوبی ایجاد می کند. باغ سبزیجات موجود در ایستگاه فضایی تقریباً به اندازه یک چمدان دستی است و معمولاً شش گیاه را در خود جای می دهد. هر گیاه در یک “محفظه” پر از محیط رشد مبتنی بر خاک رس و کود رشد می کند. توزیع آب، مواد مغذی و هوا به صورت متعادل در محفظه های کاشت بسیار مهم است تا ریشه ها به خوبی رشد کنند. در غیر این صورت، ریشه ها یا در آب غرق می شوند یا در هوا غرق می شوند، زیرا مایعات موجود در فضا تمایل به تشکیل حباب دارند.
در غیاب جاذبه، گیاهان از سایر عوامل محیطی مانند نور برای جهت دهی و هدایت رشد استفاده می کنند. مجموعه ای از دیودهای ساطع کننده نور (LED) در بالای گیاهان، طیفی از نور مناسب برای رشد گیاهان تولید می کند. از آنجایی که گیاهان نور سبز زیادی را منعکس می کنند و از طول موج های قرمز و آبی بیشتری استفاده می کنند، محفظه Veggie معمولاً صورتی سرخابی است.
تا به امروز، Veggie با موفقیت گیاهان مختلفی از جمله سه نوع کاهو، کلم چینی، خردل، کلم پیچ قرمز روسی و گل های زینیا را پرورش داده است. برخی از گیاهان توسط اعضای خدمه برداشت و خورده شدند و نمونه های باقی مانده برای تجزیه و تحلیل به زمین بازگشتند. یکی از نگرانی ها رشد میکروب های مضر روی محصول بود. تاکنون هیچ آلودگی مضری شناسایی نشده است و غذا برای خدمه امن و لذت بخش بوده است.
محققان در نظر دارند دارد در آینده محصولات بیشتری مانند گوجه فرنگی و فلفل بکارد. محصولاتی مانند انواع توت ها، برخی از لوبیاها و سایر غذاهای غنی از آنتی اکسیدان می توانند مزایای بیشتری برای محافظت در برابر تشعشعات فضایی برای فضانوردان داشته باشند.
بذر انواع گوجه فرنگی و فلفل در سایت فردین کشت موجود می باشد که شما عزیزان می توانید با یک کلیک این بذرهای با کیفیت و پربار را مشاهده و خریداری نمایید.
برای رشد گیاهان دیگر، از روش های هیدروپونیک استفاده می کنند که در آن آب مستقیما به ریشه ها می رسد، یا ایروپونیک که در آن آب به عنوان بخار آب به ریشه ها و ساقه پایینی گیاه می رسد. آئروپونیک مزیت خاصی را برای برخی از گیاهان فراهم می کند، زیرا نیاز به خاک و سیستم ریشه بزرگ برای جذب آب را کاهش می دهد، بلکه گیاه آن را از طریق بخار آب که با مواد مغذی مورد نیاز خود غنی شده است، دریافت می کند.
هنگامی که کاشت گیاهان در فضا با موفقیت انجام شد پس از برداشت برای مطالعات تحقیقاتی آماده می‌شود، فضانوردان نمونه‌هایی را از گیاهان جمع‌آوری می‌کنند، آنها را منجمد می‌کنند یا آنها را به صورت شیمیایی آنها را تثبیت می‌کنند تا آنها را حفظ کنند، و آنها را برای مطالعه به زمین می‌فرستند تا دانشمندان بهتر درک کنند که فضا چگونه بر رشد گیاهان تأثیر گذاشته است.
