ntnu

Уолф установява, че растенията могат да „помиришат“ колко храна е на разположение, когато е провеждала експерименти в регулираните от климата камери за растеж в Холандия. Снимка: Silje Wolff

Пътуването до Марс ще изисква астронавтите да отглеждат собствена храна. NTNU създава плантатори за отглеждане на зеленчуци в космоса. Сега, когато изследователите са приключили експерименти с отглеждане на маруля, те ще започнат опити за боб.

Прясната храна е толкова привлекателна за астронавтите, че те препичаха със салата, когато успяха да обработят няколко глави маруля на Международната космическа станция преди три години.

През 2021 г. фасулът е в менюто, за да се отглежда в космоса, засаден във високотехнологични плантатори, разработени в NTNU.

„Астронавтите обичат градинарството и всичко, което им напомня за живота на земята. Те обичат да гледат и поливат зеленчуците и да ги карат да покълнат “, казва Силже Волф, растителен физиолог за CIRiS, Център за интердисциплинарни изследвания в космоса към NTNU Социални изследвания.

Засаждане на маруля в лава скала

Тази маруля се отглежда в изкуствена почва, създадена от пореста лава скала. Целта е марулята да се отглежда хидропонно, като се осигурят всички хранителни вещества и вода, от които се нуждаят растенията, без да се използва действителна почва.

Уолф току-що завърши експеримент в отглеждането на маруля за космос. Салатата е засадена в изкуствена почва, направена от скала от лава. Целта е растенията да растат директно във вода, която е допълнена с хранителни вещества за растенията.

„Мечтата на всеки астронавт е да може да яде прясна храна - като ягоди, чери домати или каквото и да е, което осигурява вкусова експлозия. Някой ден това със сигурност ще бъде възможно. Предвиждаме оранжерия с няколко сорта зеленчуци “, казва Волф.

Най-дългият престой в Международната космическа станция е шест месеца. Хората, пътуващи до Марс, ще трябва да бъдат подготвени да останат в космоса поне една година.

Марсианска мечта

Европейската космическа агенция планира да изгради лунна база през 2030 г. като междинна кацане по пътя към Марс. НАСА планира да лети директно до планетата с целева дата на кацане 2030.

"Това са много сложни плантатори, които регулират цялата вода, хранителни вещества, газ и въздух за растенията."

„Начинът, по който космическите пътувания работят днес, е почти невъзможно да се вземат заедно всички необходими ресурси. Ето защо трябва да разработим биологична система, така че астронавтите да могат да произвеждат собствена храна и да рециклират всички ресурси “, казва Wolff.

Днешните астронавти ядат само лиофилизирани и вакуумирани храни.

Често губят тегло

„Астронавтите се борят с липсата на апетит. Те често отслабват. Справянето с психологическия аспект на яденето на нещо прясно е една от нашите цели. Храната с вакуум наистина не ви напомня за храна. Наличието на нещо прясно, което отключва апетита и правилните рецептори в мозъка, е важно “, казва Уолф.

NTNU и CIRiS си сътрудничат с италиански и френски изследователи в стремежа си да култивират растителна храна за дълги космически пътувания.

CIRiS тества новото оборудване, произведено от техническата работилница на NTNU - много сложни сеялки, които регулират цялата вода, хранителни вещества, газ и въздух, от които се нуждаят растенията. В космоса цялата вода и храна трябва да бъдат възстановени. Това означава, че торенето на растенията трябва да бъде възможно най-точно.

Wolff е провел експерименти в регулираните от климата камери за растеж в Холандия като един от аспектите на това изследване.

Растенията „миришат“ на хранителни вещества

Азотът е това, което растенията използват най-много. По време на експериментите Уолф разглежда различните дози хранителни вещества и как те влияят върху усвояването на вода от растенията.

„Открихме, че растенията могат по някакъв начин да помиришат количеството хранителни вещества, достъпни за тях. Когато концентрацията на азот е много ниска, растението ще абсорбира повече вода и по този начин повече азот, докато достигне оптимално ниво. Растението има механизъм, който се включва, когато нивото на азот е достатъчно. След това регулира както абсорбцията на азот, така и водата, казва Уолф.

Въртене на центрофуга

Всичко, което може да бъде тествано на Земята, вече е извършено. Следващата стъпка е да се отглежда фасул в космоса, за да се наблюдава ефектът на липса на гравитация върху способността на растенията да транспортират вода и да абсорбират хранителни вещества. Симулирането на отсъствието на гравитация не може да се направи на Земята.

Зърната се поставят в центрофуга, за да поникнат и да растат в космическата станция. Центрофугата се завърта, за да създаде различни количества гравитация.

„Изкуството да накараш нещо да расте в космоса може да бъде пренесено на нашата планета.“

„По този начин създаваме инсталация, която създава както условията за микрогравитация в космическата станция, така и силата от 1 g, която съществува на Земята“, казва Wolff.

Това ще й позволи да сравни как различните гравитационни нива влияят на растенията в космоса. На Земята гравитацията кара топлия въздух да се издига, докато студеният въздух потъва. В космическата станция въздухът е по-неподвижен, поради което астронавтите винаги имат ниска температура. Засегнати са и растенията.

Дишането на растенията е различно от това на Земята

„Стационарният въздух въздейства върху слой от долната страна на листа, където са разположени порите на стомата. Когато гравитацията изчезне, граничният слой в процепите с форма на цепка се удебелява. Това намалява изпарението и води до повишаване на температурата на листата. Дифузията на водните пари в околната среда е важна част от регулацията на растенията и може да се сравни с изпотяването, за да се охлади тялото при хората и животните “, казва Wolff.

Изкуството да накараш нещо да расте в космоса може да бъде пренесено на нашата планета.

Производството на храни в градовете предлага възможност за производство на повече храни по най-устойчивия начин. Градовете нямат много почва за обработка, но много става възможно, ако можете да засадите директно във вода в закрити затворени системи, където всички аспекти на климата са регулирани.

Градско земеделие под земята

„Рециклирането и прецизното торене са ключови за постигането на по-устойчиво производство на храни. Чрез отглеждането на растения директно във вода с разтворени хранителни вещества, оплождането и напояването са много по-лесни за контрол ”, казва Волф.

„Растенията стават по-малко чувствителни към хранителен дефицит, тъй като корените са в пряк контакт с хранителните вещества. Те винаги са в състояние да получат достъп до нови хранителни вещества чрез водата и могат да използват абсолютно всички налични хранителни вещества - за разлика от почвата, която свързва хранителните вещества и влияе на тяхната достъпност до корените. И корените не гният, когато водата се смеси с малко кислород “, казва тя.

Тази статия е публикувана за първи път от Gemini Research News на 9 януари 2019 г.