وإليك كيف تمكنت وكالة ناسا من زراعة الفلفل التشيلي في الفضاء

قبل بضعة أسابيع، استمتع رواد الفضاء على متن محطة الفضاء الدولية (ISS) بوليمة خاصة جدًا من سندويشات التاكو، بما في ذلك فلفل هاتش الطازج المزروع في المدار. كانت هذه النباتات المزهرة الأولى التي تمت زراعتها وحصادها وزراعتها أكثر من مجرد متعة للطاقم تستهلك في الفضاء، وهي تمثل قفزة للأمام في تعقيد النباتات المزروعة فيه الجاذبية الصغرى.

للتعرف على كيفية زراعة خضروات طازجة ولذيذة في الفضاء، تحدثنا إلى لاشيل سبنسر، الفريق العلمي للمشروع الذي قاد تجربة الفلفل الحار، والذي أشرف على المشروع من اختيار البذور وإعدادها إلى تعبئتها للإطلاق إلى مراقبة النباتات عن بعد أثناء نموها في محطة الفضاء الدولية والإشراف على أول محصول.

بيئة نباتية مريحة في الفضاء

كان الهدف من المشروع بسيطًا: إثبات إمكانية زراعة محصول مزهر معقد مثل الفلفل الحار في الفضاء. في حين أنه من السهل نسبياً زراعة الخضروات الورقية مثل الكرنب على محطة الفضاء الدولية، فقد نجحت المشاريع الأخيرة في زراعة الخضروات مثل

فجل بالإضافة إلى القمح، تعد زراعة الفلفل الحار أكثر تعقيدًا من هذه المشاريع السابقة، لأن النباتات تتطلب العناية التلقيح ولأنها تستغرق وقتا أطول بكثير لتنمو (حوالي أربعة أشهر) مقارنة بالمحاصيل الأسرع مثل الخس و فجل.

تمت زراعة المحاصيل في حاوية خاصة على محطة الفضاء الدولية تسمى Advanced Planet Habitat، وهو نظام آلي بالكامل يمكن للباحثين على الأرض التحكم فيه عن بعد. يتم التقاط صور للنباتات الموجودة داخل الموطن كل يوم، ويمكن للباحثين التحكم في العديد من جوانبها البيئة مثل ضبط أضواء LED الحمراء والخضراء والزرقاء أو درجة الحرارة داخل النمو خزان.

APH هي بيئة مغلقة. بالمقارنة مع نموك في صندوق النافذة، قال سبنسر: "لديك طبيعة أم. لديك الشمس والطيف الكامل [للضوء]." في APH، لا يوجد سوى طيف محدود من الضوء المتاح لا تتعرض النباتات للأشعة فوق البنفسجية، مما يتسبب في نمو أورام صغيرة في الفلفل على الجانب السفلي منها أوراق. هذه ليست مشكلة بالنسبة لنوع نبات الفلفل المختار، ولكنها يمكن أن تكون مشكلة بالنسبة للأصناف الأخرى.

قضية أخرى هي الإخصاب. وأوضح سبنسر: "نحن نستخدم الأسمدة التي يتم إطلاقها بمرور الوقت". "كان علينا التأكد من أن لدينا المزيج الصحيح من العناصر الغذائية التي ستساعدنا خلال تجربة مدتها 120 يومًا. إنه مزيج من الكالسيوم ونترات المغنيسيوم وأشياء من هذا القبيل. وعندما رحلوا، رحلوا. لا توجد طريقة لإضافة المزيد من العناصر الغذائية إلى النظام.

ضبط الظروف على الطاير

بينما كان لدى فريق سبنسر جهاز مشابه لجهاز APH في مختبرهم للاختبار، واستخدموه لمحاكاة ما في ظل الظروف التي تتطلبها النباتات، كان لا يزال من الصعب التنبؤ بالضبط بالظروف التي ستحتاجها نباتات الفلفل الحار للنمو في الفضاء. وقالت: "كان علينا أن نتكيف بسرعة"، وهو ما يمكنهم القيام به من الأرض عن طريق التغيير والتبديل في عوامل مثل مستويات الضوء في الموائل أو مستويات تنقية بعض المواد الكيميائية من البيئة.

على سبيل المثال، كانت الاحتياجات المائية للنباتات مختلفة على الأرض عما كانت عليه في المحطة الفضائية، وهو ما رصدوه من خلال النظر إلى صور النباتات أثناء نموها. وأوضح سبنسر: "من المحتمل أن تكون متطلبات المياه أعلى بنسبة 10-15% مما كنا نفعله على الأرض"، ويرجع ذلك إلى الطريقة التي تستقر بها المياه وتتحرك حول APH في الجاذبية الصغرى.

تنمو النباتات عديمة الجاذبية بشكل غريب

وحتى مع كل هذا التغيير والتبديل، لا تزال هناك اختلافات في طريقة نمو النباتات في الجاذبية الصغرى. في ظروف الجاذبية الأرضية، ينمو نوع الفلفل الحار المستخدم بشكل مستقيم إلى الأعلى، مع تتدلى الزهور والفاكهة. "في الجاذبية الصغرى، كان للنباتات شكل كثيف ونمت بالتوازي مع الحامل العلمي [الدرج الذي تُزرع فيه البذور]. وأوضح سبنسر أن الزهور تفتحت بشكل مستقيم، وفتحت بعض الثمار بشكل مستقيم أيضًا.

وهذا الاختلاف في شكل النبات ليس مجرد فضول أيضًا، لأنه ربما أثر على كيفية تلقيح النباتات. وجد فريق سبنسر أن محصولهم من الفلفل الحار كان أبطأ في التلقيح في المدار عنه على الأرض، وتعتقد أن هذا قد يكون بسبب أنه عندما تتجه الأزهار إلى الأعلى، فإن الهواء من الممكن أن تكون الرياح التي تستخدمها في التلقيح قد دفعت حبوب اللقاح بعيدًا عن الزهرة، على عكس هز الزهرة التي تتجه نحو الأسفل وترك حبوب اللقاح تختلط داخل الزهرة. ورد.

وقالت: "من المؤكد أن الجاذبية الصغرى كان لها تأثير كبير على مورفولوجيا النبات"، لكن الجاذبية الصغرى لا تؤثر على جميع النباتات بنفس الطريقة. "لقد قمنا بزراعة الخضروات الورقية في VEGGIE لفترة من الوقت، وعندما نحصل على الماء بشكل صحيح، فإنها تعمل بشكل جيد للغاية. لا يوجد ما يشير إلى أنها مختلفة عما نزرعه على الأرض. والآن بعد أن انتقلنا إلى المحاصيل المثمرة، هناك بالتأكيد فرق.

وكان أحد أكبر الاختلافات هو أن النباتات الموجودة في الفضاء كانت أصغر بنحو 50% من تلك الموجودة على الأرض. لكن الفلفل الحار الذي أنتجوه كان لا يزال كبيرًا، حيث يصل طوله إلى حوالي أربع أو خمس بوصات.

سندويشات التاكو الفضائية اللذيذة

فلماذا تنمو تشيلي؟ حسنًا بالنسبة للمبتدئين، فهي تحتوي على نسبة عالية من فيتامين C، والنباتات قوية بما يكفي لتنمو بشكل جيد حتى في الظروف الصعبة. بالإضافة إلى الجانب الغذائي، فإن البهارات المميزة للفلفل الحار مرغوبة للغاية بين رواد الفضاء، سبنسر قال: "الطاقم، نظرًا لأن بيئة الجاذبية الصغرى تؤثر على براعم التذوق لديهم، فقد أعربوا دائمًا عن رغبتهم في تناول المزيد من التوابل الأطعمة. إنهم يحبون الصلصة الحارة!"

على الرغم من كل التعقيدات في زراعة الفلفل، كان الحصاد الأول نجاحًا كبيرًا. "كان رائعا!" قال سبنسر. نظرت هي وفريقها إلى صور محصول الفلفل وأرسلت تعليمات إلى رائد الفضاء مارك فاندي هي لاختيار سبعة منها للحصاد. كانت في الغالب خضراء، مع فلفل أحمر واحد. بعد أن قطفوا الفلفل بعناية، قام رواد الفضاء بتقطيعه إلى مكعبات واستمتعوا به في التاكو، الذي قامت رائدة الفضاء ميغان ماك آرثر الموصوفة باسم "عيد الجمعة!"

عيد الجمعة! بعد الحصاد، تذوقنا الفلفل الأحمر والأخضر. ثم قمنا بملء الاستبيانات (يجب أن نحصل على البيانات! 😁). أخيرًا، أعددت أفضل تاكو على الإطلاق: لحم فاهيتا البقري، والطماطم المجففة، والخرشوف، وهاتش تشيلي! https://t.co/pzvS5A6z5upic.twitter.com/fJ8yLZuhZS

– ميغان ماك آرثر (@ Astro_Megan) 29 أكتوبر 2021

دفعة نفسية

ويشير هذا إلى إحدى المزايا الكبيرة لزراعة الأغذية الطازجة في الفضاء: ليس من المفيد للصحة البدنية لرواد الفضاء تناول الخضار الطازجة فحسب، بل إنه مفيد أيضًا لصحتهم. السلامة العقلية. أظهرت التجارب النفسية على أرض الواقع أن رعاية النباتات يمكن أن تعطي مشاعر الرضا والفخر ويمكن أن تساعد في تحسين الحالة المزاجية والنفسية الحد من التوتر. ومن المحتمل أن ينطبق الأمر نفسه على رواد الفضاء، لا سيما بالنظر إلى وجودهم في بيئة مغلقة ولا يمكنهم الوصول إلى الطبيعة إلا قليلاً.

وبينما لا يزال فريق سبنسر ينتظر بيانات حول شعور رواد الفضاء تجاه الاعتناء بالشيلي (يملؤون استبيانًا حول اهتماماتهم) التجارب كجزء من التجربة)، فقد قالت إنها اعتقدت أن رواد الفضاء كانوا يتمتعون بتجربة إيجابية عندما لاحظتهم وهم يتفاعلون مع النباتات. وقالت: "أرى الإثارة على وجوههم عندما أشاهدهم بالكاميرات". "أستطيع أن أقول أنهم يحبون الطريقة التي رائحتهم بها."

يمكن لرواد الفضاء أيضًا قضاء بعض الوقت مع النباتات بين الأوقات التي كانوا يقومون فيها بعمليات مثل الحصاد. وقال سبنسر: "لقد تمكنوا من إزالة الغطاء والنظر من خلال النافذة في أوقات فراغهم". وتبين أن ذلك كان مفيدًا للتجربة أيضًا، حيث اكتشف أحد أفراد الطاقم نباتًا كانوا يطورون مشكلة شائعة تسمى تعفن نهاية الزهر خلال أوقات فراغهم، والتي تمت إزالتها بعد ذلك من اقتصاص.

ما هي الخطوة التالية بالنسبة للنباتات في الفضاء؟

مع اكتمال الحصاد الأول، لم تتم التجربة بعد. وسيستمر المزيد من الفلفل الحار في النمو، ومن المقرر مبدئيًا أن يتم الحصاد التالي في 26 نوفمبر. في نهاية المطاف، ستتم إعادة بعض الفلفل الحار إلى الأرض، حيث سيتم مقارنة تركيبها الجيني مع الفلفل الحار المماثل المزروع على الأرض، وستقوم سبنسر وفريقها بإجراء تحليل غذائي.

وتقول سبنسر أيضًا إن هناك العديد من الأسئلة التي تريد التحقيق فيها حول كيفية تأثير الجاذبية الصغرى على التلقيح والإثمار، لأننا بعيدون عن الفهم الكامل لكيفية تأثير نقص الجاذبية على هذه المجمعات النباتات. ومع ذلك، في الوقت الحالي، نحن على بعد خطوة واحدة من تزويد رواد الفضاء بأطعمة لذيذة وصحية، وتعلم الكثير عن النباتات في هذه العملية.

توصيات المحررين

• شاهد المجموعة الشمسية الجديدة التابعة لناسا وهي تتكشف على المحطة الفضائية
• كيفية مشاهدة وصول مهمة ناسا الخاصة إلى المحطة الفضائية
• تستعد وكالة ناسا للقيام بمهمتها الثانية الخاصة إلى محطة الفضاء الدولية
• تؤكد ناسا أن محطة الفضاء الدولية ستستضيف رواد الفضاء حتى عام 2028
• كيفية مشاهدة السير في الفضاء التاريخي يوم الجمعة في محطة الفضاء الدولية