Her er, hvordan NASA formår at dyrke Chile Peppers i rummet

For et par uger siden nød astronauterne på Den Internationale Rumstation (ISS) en meget speciel fest af tacos, inklusive friske Hatch-peber, dyrket i kredsløb. Mere end bare lidt sjov for besætningen, det var de første blomstrende planter, der blev dyrket, høstet og forbruges i rummet, og de repræsenterer et spring fremad i kompleksiteten af ​​planter, der dyrkes i mikrogravitation.

For at lære om, hvordan du dyrker velsmagende, friske grøntsager i rummet, talte vi med LaShelle Spencer, projektets videnskabsteam leder for chilipeber-eksperimentet, som overvågede projektet fra at udvælge og forberede frøene til at pakke dem op til opsendelse til fjernovervågning af planterne, mens de voksede i ISS og overvåge de første høst.

Et hyggeligt plantemiljø i rummet

Målet med projektet var enkelt: At bevise, at det er muligt at dyrke en kompleks blomstrende afgrøde som chilipeber i rummet. Selvom det er relativt nemt at dyrke bladgrønt som grønkål på ISS, og de seneste projekter er lykkedes med at dyrke grøntsager som f.eks.

radiser såvel som hvede er dyrkning af chili mere kompleks end disse tidligere projekter - både fordi planterne kræver forsigtighed bestøvning og fordi det tager så meget længere tid for dem at vokse (omkring fire måneder) sammenlignet med hurtigere afgrøder som salat og radiser.

Afgrøderne blev dyrket i en speciel container på ISS kaldet Advanced Planet Habitat, et fuldautomatisk system, som forskere på jorden kan fjernstyre. Der tages billeder af planterne i habitatet hver dag, og forskerne kan kontrollere mange aspekter af miljøet som at justere de røde, grønne og blå LED-lys eller temperaturen inde i væksten tank.

APH er et lukket miljø. Sammenlignet med når du vokser i en vindueskasse, sagde Spencer: "Du har moder natur. Du har sol og hele spektret [af lys]." I APH er der kun et begrænset spektrum af lys tilgængeligt og planterne går glip af ultraviolet lys - hvilket får peberfrugter til at vokse små tumorer på undersiden af ​​deres blade. Dette er ikke et problem for den valgte type Hatch-peberplante, men det kan være et problem for andre sorter.

Et andet problem er befrugtning. "Vi bruger tidsfrigivelsesgødning," forklarede Spencer. "Vi skulle sikre os, at vi havde den rigtige blanding af næringsstoffer til at føre os gennem et 120-dages eksperiment. Det er en blanding af calcium, magnesiumnitrat, sådan noget. Og når de er væk, er de væk. Der er ingen måde at tilføje flere næringsstoffer til systemet."

Justering af forholdene på farten

Mens Spencers team havde en lignende enhed som APH i deres laboratorium til test, og de brugte den til at simulere, hvad betingelser planterne krævede, var det stadig udfordrende at forudsige præcis, hvilke betingelser chilierne skulle bruge for at vokse i rummet. "Vi var nødt til at justere i farten," sagde hun, hvilket de kunne gøre fra jorden ved at justere faktorer som lysniveauer i habitatet eller skrubbeniveauer af visse kemikalier fra miljøet.

For eksempel var planternes vandbehov anderledes på Jorden, end de var på rumstationen, som de opdagede ved at se på fotografier af planterne, mens de voksede. "Vandbehovet er sandsynligvis 10-15% højere end det, vi lavede på jorden," forklarede Spencer, hvilket skyldtes den måde, hvorpå vandet hvilede og bevægede sig rundt i APH i mikrotyngdekraft.

Tyngdekraftløse planter vokser mærkeligt

Selv med alle disse justeringer, var der stadig forskelle i måden planterne voksede på i mikrogravitation. Under jordens tyngdekraftsforhold vokser den anvendte type chile lige opad, med blomster og frugt hængende ned. "I mikrotyngdekraften havde planterne en mere busket morfologi og voksede parallelt med videnskabsbæreren [bakken, hvori frøene er plantet]. Blomsterne åbnede sig lige op, og nogle af frugterne åbnede sig også lige op,” forklarede Spencer.

Denne forskel i plantens form er heller ikke kun et kuriosum, da det kan have påvirket, hvordan planterne bestøves. Spencers team fandt ud af, at deres chile-afgrøde var langsommere til at bestøve i kredsløb end på jorden, og hun tror, ​​det kan skyldes, at når blomsterne peger opad, luften vindstød, som de bruger til bestøvning, kunne have blæst pollen væk fra blomsten, i modsætning til at ryste en nedadvendt blomst og lade pollen blande sig i blomst.

"Mikrogravitation havde bestemt en enorm effekt på plantemorfologi," sagde hun, men mikrogravitation påvirker ikke alle planter på samme måde. ”Vi har dyrket bladgrønt i VEGGIE i et stykke tid, og når vi får vandet rigtigt, klarer de sig rigtig godt. Der er ikke noget at sige, at de er anderledes end det, vi dyrker på jorden. Nu hvor vi er gået over til frugtafgrøder, er der bestemt en forskel."

En af de største forskelle var, at planterne i rummet kom ud omkring 50 % mindre end dem på jorden. Men de chilier, de producerede, var stadig store og nåede op til omkring fire eller fem tommer i længden.

Velsmagende plads tacos

Så hvorfor dyrke chili? Til at begynde med er de høje i C-vitamin, og planterne er robuste nok til at vokse godt selv under vanskelige forhold. Ud over det ernæringsmæssige aspekt er chiliernes karakteristiske krydrethed yderst ønskelig blandt astronauterne, Spencer sagde: "Besætningen, fordi mikrogravitationsmiljøet påvirker deres smagsløg, har de altid udtrykt et ønske om mere krydret fødevarer. De kan lide varm sauce!"

På trods af al kompleksiteten i at dyrke peberfrugter var den første høst en stor succes. "Det var fedt!" sagde Spencer. Hun og hendes team så på billeder af peberafgrøden og sendte instruktioner til astronauten Mark Vande Hei om at vælge syv af dem til høst. De var for det meste grønne med en rød peberfrugt. Efter omhyggeligt at have plukket peberfrugterne, skar astronauterne dem derefter i tern og nød dem i tacos, hvilket astronaut Megan McArther beskrevet som "fredagsfest!"

Fredagsfest! Efter høsten fik vi smagt rød og grøn chili. Så udfyldte vi undersøgelser (skal have dataene! 😁). Til sidst lavede jeg mine bedste space-tacos til dato: fajita-oksekød, rehydrerede tomater og artiskokker, og HATCH CHILE! https://t.co/pzvS5A6z5upic.twitter.com/fJ8yLZuhZS

— Megan McArthur (@Astro_Megan) 29. oktober 2021

Et psykologisk løft

Dette peger på en af ​​de store fordele ved at dyrke frisk mad i rummet: Ikke kun er det godt for astronauters fysiske helbred at spise friske grøntsager, men det er også godt for deres mentalt velvære. Psykologiske eksperimenter på stedet har vist, at pleje af planter kan give en følelse af tilfredshed og stolthed og kan hjælpe med at forbedre humør og reducere stress. Det er sandsynligt, at det samme gælder for astronauter, især i betragtning af, at de befinder sig i et lukket miljø med ringe adgang til naturen.

Mens Spencers team stadig venter på data om, hvordan astronauterne havde det med at passe på chilierne (udfylder de et spørgeskema om deres oplevelser som en del af eksperimentet), sagde hun, at hun troede, at astronauterne havde en positiv oplevelse, da hun observerede dem interagere med planterne. "Jeg ser begejstring i deres ansigter, når jeg ser dem på kameraerne," sagde hun. "Jeg kan se, at de elsker den måde, de lugter på."

Astronauterne kan også bruge tid med planterne mellem de tidspunkter, hvor de udførte operationer som f.eks. høst. "De var i stand til at tage dækslet af og se gennem vinduet på deres fritid," sagde Spencer. Og det viste sig også at være nyttigt for eksperimentet, da et af besætningsmedlemmerne fik øje på en plante, der udviklede et almindeligt problem kaldet blossom end rot i løbet af deres fritid, som derefter blev fjernet fra afgrøde.

Hvad er det næste for planter i rummet?

Med den første høst færdig, er eksperimentet ikke færdigt endnu. Flere af chilierne vil fortsætte med at vokse, og den næste høst er foreløbigt planlagt til den 26. november. Til sidst vil nogle chilier blive bragt tilbage til Jorden, hvor deres genetiske sammensætning vil blive sammenlignet med lignende chilier dyrket på Jorden, og Spencer og hendes team vil udføre en ernæringsanalyse.

Spencer siger også, at der er mange flere spørgsmål, hun ønsker at undersøge om, hvordan mikrogravitation påvirker bestøvningen og frugtbarhed, da vi langt fra har en fuldstændig forståelse af, hvordan mangel på tyngdekraft påvirker disse komplekser planter. For nu er vi dog et skridt tættere på at give astronauter lækker, sund mad og lære en masse om planter i processen.

Redaktørens anbefalinger

• Se NASAs nye solcelleanlæg udfolde sig på rumstationen
• Sådan ser du NASAs private mission ankomme til rumstationen
• NASA gør klar til sin anden helt private mission til ISS
• NASA bekræfter, at ISS vil være vært for kosmonauter frem til 2028
• Sådan ser du fredagens historiske rumvandring ved ISS