https://bodybydarwin.com
Slider Image

La NASA està aprenent la millor manera de conrear aliments a l’espai

2020

"Les nostres plantes no semblen massa bones", va tuitejar l'astronauta Scott Kelly des de l'Estació Espacial Internacional el 27 de desembre de 2015. Tenia raó: la foto adjunta mostrava quatre zínies de nadó banyades a la llum magenta. Tres de les quatre tiges de fulles es decoloraven i s'arrossegaven per elles mateixes. El jardí de l'estació lluitava per recuperar-se d'un problema de motlle. És un problema que coneixen els jardiners terrestres. I mentre es troba a la Terra, el problema significa un viatge al viver local per a les seves reposicions, a l’espai no es pot fer.

Els zinnias, flors de colors vius de la família de les margarides, formaven part d’un experiment anomenat Veggie, la missió final del qual és proporcionar a les tripulacions una font d’aliment a llarg termini. En proves anteriors, els astronautes havien collit enciams amb èxit. Les zínies van tenir un període de creixement més llarg: entre 60 i 80 dies, i després van florir, produint flors de color neó que semblen que pertanyen a un corsage psicodèlic. Eren pràctiques per una cosa més fina i més saborosa que els verds de fulla: els tomàquets. Si les tripulacions de les estacions creixessin alguna cosa tan complexa, necessitarien esbrinar totes les coses ... com acabar amb el motlle.

Veggie és una manera relativament sense complicar per als astronautes de desenvolupar els polzes verds. It és un sistema molt senzill diu Gioia Massa, una de les principals científiques del projecte. No es controla en absolut. En canvi, els humans ho fan.

Un jardí espacial serà essencial algun dia si els viatgers espacials han d’anar més enllà de l’òrbita de la Terra baixa o fer més que un ràpid viatge a la Lluna. No poden transportar tot el que necessiten i les racions que aportin perdran nutrients. Per tant, els astronautes necessitaran un cos reemplaçable, amb vitamines addicionals. També requereixen maneres de fer més oxigen, reciclar residus i ajudar-los a no perdre’s tant a casa. Els jardins espacials, teòricament, poden ajudar a assolir tot això.

Veggie i altres sistemes a bord de l'estació espacial estan ajudant els investigadors a esbrinar com afecten la radiació i la falta de gravetat a les plantes, com la bona quantitat d'aigua és Goldilocks i com es pot afrontar com a deplorables com el motlle. Igual d’important, els científics estan aprenent la quantitat de treball que han d’introduir els astronautes, quina feina volen realitzar i com les plantes nodreixen el seu cervell i el seu cos.

Per tota la seva importància potencial, Veggie és bastant compacte. Pesa 41 pesos, només un pèl menys que la cafetera de l'estació de 44 lliures. La part superior una caixa rectangular fora de blanc que acull les llums de creixement sembla una antiga videocàmera. D’això, es penja una capa de plàstic clar per encastar la superfície de plantació 1.7-peus quadrats. Els astronautes preestableixen quant de temps continuen les llums; com de brillant emeten llum vermella per optimitzar la fotosíntesi, i la llum blava per controlar la forma i el funcionament de les plantes. També poden activar un ventilador integrat per ajustar la humitat.

La part més important de Veggie, però, és la fràgil quantitat que està destinada a conrear. Això comença a mesura que les llavors s'embolcallen en petites bosses de Kevlar Teflon- . Els científics els anomenen coixins vegetals. Es pot pensar en això com una bossa de cultiu, Massa diu d'aquests paquets farcits de llavors, garbes d'aigua, fertilitzant i terra.

La gent anticipa aquest escenari des de fa més d’un segle. El 1880, l’autor de ciència-ficció Percy Greg va escriure Across the Zodiac una novel·la sobre un astronauta que viatjava a Mart amb plantes per reciclar residus. Quinze anys més tard, Konstantin Tsiolkovsky, un científic de coets russos, va escriure Dreams of Earth and Sky on exposava com es podien viure els espacials i la flora en un sistema tancat.

A la dècada de 1950, les coses verdes van irrompre a les portades de llibres i al laboratori. La NASA i la Força Aèria dels Estats Units van començar a créixer algues per veure si podia ajudar-se amb el suport de la vida (resulta que tenia un gust dolent, estava ple de parets cel·lulars indigestes i tenia massa proteïna). Aleshores, els científics soviètics van experimentar amb ecosistemes gairebé autosuficients en els quals els humans sobrevivien amb oxigen, aigua i nutrició produïts majoritàriament dins d’un hàbitat tancat. A la llarga, un assaig de 180 dies en una instal·lació anomenada BIOS-3, una tripulació terrestre va obtenir el 80 per cent dels seus aliments del seu propi blat i verdures. Finalment, el 1982, les plantes a l’espai van esdevenir una realitat quan els cosmonautes soviètics van créixer Arabidopsis thaliana, una espècie florida relacionada amb la col i la mostassa, fins a la maduresa a la seva estació espacial Salyut 7. El rendiment era massa petit per ser una font d'aliment.

PAO / Només imatges: Per a drets d’autor i restriccions, consulteu http://www.nasa.gov/multimedia/guidelines/index.html

Refresc líquid

Els astronautes dispensen quantitats precises d'aigua a les plantes de Veggie. plantes espacials

Aleshores, a mitjans dels anys 80, Veggie's Massa era a l'escola mitjana i la seva professora de setè grau va tornar d'un taller d'astroagricultura al Kennedy Space Center amb informació sobre el tema. Inspirada, una adolescent Massa seguia prenent classes d’ag com es passava a l’institut, i més tard es va associar amb el seu mentor d’educació secundària per a un projecte d’hidropònica.

Mentre Massa continuava els seus estudis i la seva autoguiació, la NASA començava a construir aparells de cultiu de plantes orbitals, sobretot el sistema de producció de biomassa. Dissenyat per a ser utilitzat per a experiments a l'estació espacial, es tractava d'un rectangle amb els costats cadascun sobre la longitud d'un braç. Quatre cambres de creixement en forma de cub reposaven com unes caixes fortes al seu interior. Dissenyat per científics d'una empresa de Wisconsin, Orbitec, el Sistema de Producció de Biomassa es va incorporar a l'estació espacial el 2001. Allà, la mostassa del camp de Brassica rapa aviat va brotar alta, il·luminada per una llum fluorescent blanca.

Però, quan els investigadors van comparar la collita amb una planta de control a terra, van trobar que la mostassa espacial tenia més bacteris i fongs. "La importància de la diferència és incerta a la conclusió oficial de la NASA. Per la qual cosa l'agència vol dir que no sabia per què proliferaven els microbis, no que la seva presència no era important. De fet, com demostraria el motlle de Veggie, era de gran importància. .

La NASA va retirar el Sistema de Producció de Biomassa el 2002, però els cosmonautes russos van recollir allà on els Estats Units van marxar. Al llarg de la dècada, van créixer amb èxit blat nan, mizuna frondosa i pèsols nans. Bonificació: En quatre generacions successives de pèsols nans orbitants, les hortalisses no mostraven signes de trastorn genètic.

Mentrestant, Orbitec, en consulta amb la NASA, conreava un altre instrument vegetal. Així, quan la NASA va concedir una subvenció el 2012 per a un nou jardí espacial, la companyia tenia alguna cosa per demostrar per si mateixa: Veggie, que, a diferència del seu predecessor, estava destinada a produir aliments a una escala comestible. Massa, aleshores postdoc, va provar diferents tipus de suports i cultius per als coixins de la planta. Era el tipus de pessigolles que ella preparava des dels 12 anys. El primer jardí espacial dels Estats Units llançat el 2014, no gaire després que Massa avançés del seu postdoc per convertir-se en un científic del projecte Veggie de l’agència espacial.

Tot va anar força bé per a Veggie fins que la flor de la florida. La majoria de les seves plantes comestibles inicials —una varietat d’enciams anomenada Outredgeous— van sorgir com haurien de ser el 2014 i els astronautes les van disparar a la Terra per fer-les proves. Massa diu que encara estan treballant en totes les anàlisis. "Però, en general, les plantes són força semblants a les mostres de terra". En acabar, coneixeran els continguts químics com els antioxidants, l’antocianina (pigments) i els fenòlics, que protegeixen les plantes contra l’estrès. A curt termini, la prioritat era el dinar: podríem haver consumit la collita? La tripulació, Massa i la NASA volien saber-ho. Sí, va resultar que els productes eren microbians segurs per menjar.

Tot i així, quan els astronautes van plantar un segon conjunt de llavors, a l’estiu de 2015, Massa va tenir un nou repte: amb l’aproximació de la collita, la NASA no tenia cap protocol per aprovar la tripulació que s’espessiera en les fulles del seu treball. "Vam dir, " només tenim 28 dies, i després hauran de menjar-ne ", recorda Massa. Amb el marcatge del rellotge, la direcció va trobar una manera d’afegir oficialment l’enciam a la dieta dels astronautes.

El 9 d’agost, Kelly va fer una foto, parat davant dels verds que no es trobaven. El seu front estava solcat, seriós. "Demà menjarem la previsió collita de verdures a @space_station!" va tuitejar. "Però primer, l'enciam pren un # selfie. Aviat va triturar la collita en directe a la televisió NASA. Pot semblar que no és gran cosa, però una sola fulla pot fer una gran diferència per a algú que ha estat menjant una tarifa rehidratada durant mesos. collita, l'astronauta Peggy Whitson els utilitzaria per embolicar una amanida de llagosta reconstituïda. "Fins i tot amb una dieta realment bona amb centenars d'articles, hi ha fatiga dietètica que diu Massa. "La gent s'avorreix. Afegint un nou sabor o textura, com una cosa cruixent i sucosa, podria condimentar el seu menjar normal".

Aquest no és l’únic impuls cerebral. Per descomptat, els astronautes poden mirar cap a la Terra i veure els seus llocs més bonics, literalment tots ells 90 anys. Però aquests llocs sempre estan fora d’abast, recordatoris de quina distància es troba el nivell del mar. Tenir alguna cosa a prop que fotosintetitzi pot animar la tripulació. L’aspecte psicològic d’alguna cosa verda i creixent quan estàs molt lluny de casa, Massa diu.

En el següent cicle de creixement, els astronautes van fomentar les malaurades zínies. Al cap de dues setmanes, Kjell Lindgren va veure els primers senyals d’avís. L’aigua es filtrava de les metxes que sostenen les llavors. A continuació, la humitat va començar a filtrar-se de les fulles del bebè, que van començar a arrossegar-se. El personal de Veggie a terra, encarregat de l'operació, va decidir que era hora de convertir el ventilador de flux d'aire de baix a alt. Però una improvisada vorera espacial per arreglar un braç robòtic trencat va endarrerir el canvi perquè, a l’espai, res no és tan senzill com treure un interruptor a la sortida de la nau espacial. Si bé la reprogramació de la configuració de Veggie triga només uns 15 minuts, la NASA prefereix que els astronautes moguin una prioritat inferior a la que tenen una tasca prioritària.

I llavors les fulles van començar a morir.

Això és prou dolent per si sol. Però, el que és pitjor, la vegetació moribund pot ser un lloc de cultiu de motlles, que d’alguna manera havia arribat a l’espai amb els astronautes i la càrrega. Ben aviat, un menús embrutat de blanc va començar a ofegar les plantes.

En aquest moment, Lindgren havia tornat a la Terra i Kelly s'havia fet càrrec del jardí. El 22 de desembre, amb instruccions del control de terra, Kelly va treure les peces amb motlle com els punts dolents d’un formatge, i va escombrar els zinnies i els equips restants amb les tovalloles de neteja. Va deixar els ventiladors a la part alta per ajudar a deshidratar la configuració.

Va ser una bona prova, però no sense cost: va fer que les plantes tinguessin set. Kelly va transmetre el control de terra i va demanar regar-los. Els sergents que havien estat enganxats al simulacre van dir a Kelly que encara no era temps. No fins al 27 de desembre. Saps, crec que si anem a Mart i anéssim creixent coses, seríem els responsables de decidir quan les coses necessitaran aigua, els va dir Kelly, segons Redacció de l'esdeveniment de la NASA .

Finalment, van donar autonomia a la persona que es trobava al costat de les plantes, juntament amb una pàgina d’instruccions anomenada “La guia de cura de Zinnia per al jardiner on-Orbit”.

Sota el polze de l’Orbita Jardiner, la meitat de les zínies van reviure i es van convertir en verd. La NASA va girar tot com a positiu: Ara sabien que les collites podrien sobreviure a inundacions, sequeres i malalties, i que excisar les plantes amb problemes i netejar la resta podria evitar que el fong es fes càrrec.

A Kelly li encantaven les flors que ara floreixen i portava el seu envàs per tota l’estació espacial per a les sessions fotogràfiques, com aquelles persones que es fan fotos a les samarretes de Hard Rock arreu del món. "Va preguntar si podia collir-los el dia de Sant Valentí", diu Massa. Feia més de 300 dies que estava a l’espai, lluny de tothom, excepte els seus pudents companys de tripulació. La NASA li va deixar fer el ram.

Va ser un dels moments preferits de Massa. "Havíem format part d'alguna cosa que li va donar plaer", diu.

En els pròxims experiments amb Veggie, els científics aprendran més sobre la part de jardineria, la part mental. "Hem escoltat molt de manera anecdòtica que Massa diu però mai no hem estat capaços de recopilar dades." També investigaran quina quantitat de membres de la tripulació agrícola volen fer, quant és divertit versus quina és una tasca, com canvia el seu sentit del gust en òrbita i quines plantes poden sobreviure a un error humà (sense ofensa, astronautes).

Els experiments de Veggie continuaran en paral·lel amb els d'un nou company tipus A, el Advanced Plant Habitat, un laboratori autosuficient de 18 polzades quadrats amb més de 180 sensors i reg automàtic. Els científics poden establir les seves variables i, per tant, reduir les condicions específiques que cultiven les plantes i com aquestes plantes poden conrear els humans. Un sistema de control de la temperatura manté l’aire a 0, 5 º C de la configuració del termòstat. Els sensors transmeten dades sobre la temperatura de l'aire, la llum, la humitat i els nivells d'oxigen de nou a la base. Mentre que l’hàbitat de plantes avançades quantificarà les circumstàncies per a un jardí d’èxit, Veggie ajudarà a qualificar com i per què els humans poden facilitar el seu propi subministrament d’aliments. És a dir, mitjançant els estrictes controls de l’hàbitat, els investigadors poden aprendre a conrear quines plantes millor. A continuació, utilitzant aquests paràmetres, poden configurar un sistema com Veggie amb el qual els astronautes poden interactuar.

Els astronautes van reunir l’hàbitat durant sis hores l’octubre del 2017, després que s’esfondrés en l’espai en dos enviaments. La contracció automatitzada sembla un microones que podria sobreviure… ser disparat a l’espai. Els cables corren d’aquí i d’allà i aquí fins a un tauler de control. Els llums indicadors vermells parpellegen al costat dels interruptors. I dins de la cambra de la planta, els LED fan llum des del sostre, il·luminant les plantes a sota amb combinacions de colors en un escenari concert. Té llums vermells, verds i blaus com Veggie, més blancs, propers i d’infrarojos extrems.

Robert Richter, director de sistemes mediambientals de Sierra Nevada Corporation, que va adquirir Orbitec el 2014, va supervisar el seu progrés des de la instal·lació de processament terrestre de l'estació espacial. Hauria ajudat a dissenyar i construir el nou laboratori, així com a Veggie i Biomassa. Quan va començar al camp, fa gairebé 20 anys, era una mica ingenu. "Vaig pensar, què costa cultivar plantes? "

Parcialment, està fent broma, i sap, ara, que quan intenteu mantenir el nivell d’humitat dins del 3 per cent d’un nombre determinat, quan heu de fer i mesurar la llum i la humitat, i quan mantingueu la temperatura. fracció de grau, hi ha una llarga fila entre el cultiu d'alfàbrega en una tassa i l'agricultura de l'enciam a l'espai.

L’equip va impulsar la unitat el novembre del 2017. I al febrer d’aquest any, van brotar cultius de prova d’ Arabidopsis thaliana i blat nan. Properament començaran experiments com investigar l'ADN de les plantes i canvis fisiològics. Molta de les investigacions de plantes anteriors s’han centrat en si les coses creixeran, afirma Robert Morrow, el principal científic de la Corporació Sierra Nevada. Es reproduiran de generació en generació? I són tan productius a l’espai com a terra?

Sí, diu. Els científics estan més enllà d’aquests fonaments ara. Han d’excavar als detalls més bruts i als ecosistemes més complicats. Els astronautes, per exemple, exhalen diòxid de carboni que poden inspirar les plantes. Les plantes després exhalen oxigen, que els humans poden inhalar. Els residus humans poden convertir-se en fertilitzant i hidratació vegetal. Res malgastat, tot guanyat.

En última instància, creu Morrow, un jardí en una missió d’espai profund s’assemblarà més a Veggie que com a Advanced Space Habitat. "Realment no és pràctic posar totes les coses que tens a APH en un sistema com aquest", afirma. Amb tants sensors i tubs, molts poden sortir malament mecànicament, i és més fàcil reparar un Veggie que un APH. Ara per ara, els científics necessiten que APH tingui directrius òptimes per al creixement de les plantes i entengui com deixar el planeta els canvia perquè puguin instruir als futurs astronautes com gestionar millor els sistemes Veggie-esque.

De cara al futur, Massa està interessat en observar les interaccions dels astronautes amb els instruments. "Sempre voleu escollir els vostres tomàquets madurs, però potser no voleu haver-los de regar tots els dos dies?", Es pregunta. Ella tindrà l'oportunitat d'esbrinar perquè Veggie creixerà els seus primers tomàquets nans, una varietat anomenada Red Robin, a principis de l'any que ve.

Altres nacions continuen experimentant també. La Xina, per exemple, té intenció d'enviar cucs de seda i llavors de patata a la Lluna aquest any a bord de la seva nau espacial Chang'e-4 . Quan els cucs de seda eclosionen, crearan diòxid de carboni, que les plantes de patata xuclaran i es convertiran en oxigen, que els cucs de seda agafaran.

Tota aquesta recerca no ajuda només les persones que hi ha a sobre de l’atmosfera. La creació de sistemes de creixement continuats pot ajudar els agricultors de la Terra a conrear durant tot l'any cultius o plantes de foment amb proteïnes addicionals i rendiments elevats. Algun dia, els treballs conduiran a sistemes de jardineria stant substanciais i estables per ajudar a suportar els viatgers espacials. Aleshores, els viatgers poden embolicar tot allò que vulguin i enciamar-se pel cosmos.

L’editora col·laboradora Sarah Scoles és l’autora de Making Contact: Jill Tartar i de la recerca d’intel·ligència extraterrestre .

Aquest article es va publicar originalment al número Life / Death d'Estiu 2018 de Popular Science.

Una forma de lluitar contra la grip aviària: el pollastre extra-CRISPRed

Una forma de lluitar contra la grip aviària: el pollastre extra-CRISPRed

Adobe Project Project Bounty utilitza AI per pintar animació en il·lustracions estàtiques

Adobe Project Project Bounty utilitza AI per pintar animació en il·lustracions estàtiques

Doneu-me això: Què menja la fusta i els cops amb energia neta?

Doneu-me això: Què menja la fusta i els cops amb energia neta?