So gelingt es der NASA, Chile-Paprika im Weltraum anzubauen

Vor ein paar Wochen genossen Astronauten auf der Internationalen Raumstation (ISS) ein ganz besonderes Tacos-Festmahl, darunter frische Hatch-Paprika, die im Orbit angebaut wurden. Dies war mehr als nur ein bisschen Spaß für die Crew, es waren die ersten blühenden Pflanzen, die angebaut, geerntet und geerntet wurden werden im Weltraum verbraucht und stellen einen Fortschritt in der Komplexität der darin angebauten Pflanzen dar Mikrogravitation.

Um zu erfahren, wie man im Weltraum leckeres, frisches Gemüse anbaut, haben wir mit LaShelle Spencer gesprochen, dem wissenschaftlichen Projektteam, das das Chili-Pfeffer-Experiment leitete und beaufsichtigte Das Projekt reichte von der Auswahl und Vorbereitung der Samen über das Verpacken für den Start bis hin zur Fernüberwachung der Pflanzen, während sie auf der ISS wuchsen, und der Beaufsichtigung der ersten Ernte.

Eine gemütliche Pflanzenumgebung im Weltraum

Das Ziel des Projekts war einfach: Zu beweisen, dass es möglich ist, eine komplexe Blütenpflanze wie Chilischoten im Weltraum anzubauen. Während es auf der ISS relativ einfach ist, Blattgemüse wie Grünkohl anzubauen, ist es in jüngsten Projekten gelungen, Gemüse wie Grünkohl anzubauen Radieschen Neben Weizen ist der Anbau von Chilis komplexer als bei diesen vorherigen Projekten – zum einen, weil die Pflanzen Sorgfalt erfordern Bestäubung und weil ihr Wachstum viel länger dauert (etwa vier Monate) im Vergleich zu schnelleren Nutzpflanzen wie Salat usw Radieschen.

Die Pflanzen wurden in einem speziellen Container auf der ISS namens Advanced Planet Habitat angebaut, einem vollautomatischen System, das Forscher am Boden fernsteuern können. Jeden Tag werden Fotos von den Pflanzen im Lebensraum gemacht, und Forscher können viele Aspekte davon kontrollieren B. die Anpassung der roten, grünen und blauen LED-Leuchten oder der Temperatur im Grow Panzer.

Das APH ist eine geschlossene Umgebung. Im Vergleich zum Anbau in einem Blumenkasten sagte Spencer: „Sie haben Mutter Natur. Sie haben Sonne und das gesamte Spektrum [des Lichts].“ Bei APH steht nur ein begrenztes Lichtspektrum zur Verfügung Den Pflanzen fehlt ultraviolettes Licht – was dazu führt, dass Paprika auf der Unterseite winzige Tumore bildet Blätter. Für die gewählte Hatch-Pfefferpflanzenart stellt dies kein Problem dar, bei anderen Sorten kann es jedoch ein Problem sein.

Ein weiteres Problem ist die Befruchtung. „Wir verwenden zeitverzögerte Düngemittel“, erklärte Spencer. „Wir mussten sicherstellen, dass wir die richtige Nährstoffmischung hatten, um ein 120-Tage-Experiment zu überstehen. Es ist eine Mischung aus Kalzium, Magnesiumnitrat und dergleichen. Und wenn sie weg sind, sind sie weg. Es gibt keine Möglichkeit, dem System weitere Nährstoffe hinzuzufügen.“

Passen Sie die Bedingungen im Handumdrehen an

Während Spencers Team ein ähnliches Gerät wie das APH in seinem Labor zum Testen hatte und damit simulierte, was Trotz der Bedingungen, die die Pflanzen benötigten, war es immer noch schwierig, genau vorherzusagen, welche Bedingungen die Chilis zum Wachsen benötigen würden im Weltraum. „Wir mussten uns im Handumdrehen anpassen“, sagte sie, was sie vom Boden aus tun konnten, indem sie Faktoren wie die Lichtverhältnisse im Lebensraum oder die Menge bestimmter Chemikalien aus der Umgebung optimierten.

Beispielsweise war der Wasserbedarf der Pflanzen auf der Erde anders als auf der Raumstation, was sie anhand von Fotos der Pflanzen während ihres Wachstums erkannten. „Der Wasserbedarf ist wahrscheinlich 10–15 % höher als das, was wir am Boden taten“, erklärte Spencer, was an der Art und Weise lag, wie das Wasser in der Schwerelosigkeit ruhte und sich um das APH bewegte.

Schwerkraftlose Pflanzen wachsen seltsam

Trotz all dieser Optimierungen gab es immer noch Unterschiede in der Art und Weise, wie die Pflanzen in der Schwerelosigkeit wuchsen. Unter den Schwerkraftbedingungen der Erde wächst die verwendete Chilisorte gerade nach oben, wobei die Blüten und Früchte nach unten hängen. „In der Schwerelosigkeit hatten die Pflanzen eine buschigere Morphologie und wuchsen parallel zum Wissenschaftsträger [der Schale, in die die Samen gepflanzt werden]. Die Blüten öffneten sich gerade, und einige der Früchte öffneten sich auch gerade“, erklärte Spencer.

Dieser Unterschied in der Form der Pflanze ist nicht nur eine Kuriosität, da er möglicherweise die Art und Weise beeinflusst hat, wie die Pflanzen bestäubt werden. Spencers Team stellte fest, dass die Bestäubung ihrer Chili-Pflanze im Orbit langsamer erfolgte als am Boden, und sie vermutet, dass dies an der Luft liegen könnte, wenn die Blüten nach oben zeigen Böen, die sie zur Bestäubung nutzen, hätten den Pollen von der Blüte wegblasen können, anstatt eine nach unten gerichtete Blüte zu schütteln und den Pollen in der Blüte vermischen zu lassen Blume.

„Die Mikrogravitation hatte definitiv einen großen Einfluss auf die Pflanzenmorphologie“, sagte sie, aber die Mikrogravitation wirkt sich nicht auf alle Pflanzen in gleicher Weise aus. „Wir bauen seit einiger Zeit Blattgemüse in VEGGIE an, und wenn wir das richtige Wasser haben, gedeihen sie sehr gut. Es gibt nichts zu sagen, dass sie sich von dem unterscheiden, was wir vor Ort anbauen. Jetzt, wo wir uns dem Fruchtanbau zuwenden, gibt es definitiv einen Unterschied.“

Einer der größten Unterschiede bestand darin, dass die Pflanzen im Weltraum etwa 50 % kleiner ausfielen als die auf der Erde. Aber die von ihnen produzierten Chilis waren immer noch groß und erreichten eine Länge von etwa zehn bis fünf Zoll.

Leckere Weltraum-Tacos

Warum also Chilis anbauen? Zunächst einmal sind sie reich an Vitamin C und die Pflanzen sind robust genug, um auch unter schwierigen Bedingungen gut zu wachsen. „Neben dem ernährungsphysiologischen Aspekt ist die charakteristische Schärfe der Chilis bei den Astronauten äußerst wünschenswert“, sagt Spencer sagte: „Da die Schwerelosigkeit ihre Geschmacksknospen beeinflusst, hat die Crew schon immer den Wunsch geäußert, würziger zu sein.“ Lebensmittel. Sie mögen scharfe Soße!“

Trotz der Komplexität des Paprikaanbaus war die erste Ernte ein großer Erfolg. "Es war fantastisch!" Sagte Spencer. Sie und ihr Team schauten sich Fotos der Pfefferernte an und schickten Anweisungen an den Astronauten Mark Vande Hei, sieben davon für die Ernte auszuwählen. Sie waren größtenteils grün, mit einer roten Paprika. Nachdem sie die Paprika sorgfältig gepflückt hatten, schnitten die Astronauten sie in Würfel und genossen sie in Tacos, die Astronautin Megan McArther zubereitet hatte beschrieben als „Freitagsfest!“

Freitagsfest! Nach der Ernte durften wir rotes und grünes Chili probieren. Dann haben wir Umfragen ausgefüllt (ich muss die Daten haben!). 😁). Schließlich habe ich meine bisher besten Weltraum-Tacos gemacht: Fajita-Rind, rehydrierte Tomaten und Artischocken und HATCH CHILE! https://t.co/pzvS5A6z5upic.twitter.com/fJ8yLZuhZS

— Megan McArthur (@Astro_Megan) 29. Oktober 2021

Ein psychologischer Schub

Dies weist auf einen der großen Vorteile des Anbaus frischer Lebensmittel im Weltraum hin: Es ist nicht nur gut für die körperliche Gesundheit der Astronauten, frisches Gemüse zu essen, sondern auch gut für ihre Gesundheit geistiges Wohlbefinden. Psychologische Experimente vor Ort haben gezeigt, dass die Pflege von Pflanzen Gefühle der Zufriedenheit und des Stolzes hervorrufen und dabei helfen kann, die Stimmung zu verbessern Stress reduzieren. Das Gleiche gilt wahrscheinlich auch für Astronauten, vor allem wenn man bedenkt, dass sie sich in einer geschlossenen Umgebung befinden und kaum Zugang zur Natur haben.

Während Spencers Team immer noch auf Daten darüber wartet, wie die Astronauten sich um die Chilis kümmerten (füllen sie einen Fragebogen über ihre Haltung aus). Erfahrungen im Rahmen des Experiments), sagte sie, dass sie dachte, die Astronauten hätten eine positive Erfahrung gemacht, als sie sie bei der Interaktion beobachtete die Pflanzen. „Ich sehe Aufregung in ihren Gesichtern, wenn ich sie vor den Kameras beobachte“, sagte sie. „Ich kann sagen, dass sie die Art, wie sie riechen, lieben.“

Die Astronauten können auch zwischendurch Zeit mit den Pflanzen verbringen, wenn sie beispielsweise Erntearbeiten durchführen. „Sie konnten die Abdeckung abnehmen und in ihrer Freizeit durch das Fenster schauen“, sagte Spencer. Und das erwies sich auch für das Experiment als nützlich, da eines der Besatzungsmitglieder eine Pflanze entdeckte Während ihrer Ruhezeit entwickelte sich ein häufiges Problem namens Blütenendfäule, das dann aus dem Garten entfernt wurde Ernte.

Was kommt als nächstes für Pflanzen im Weltraum?

Da die erste Ernte abgeschlossen ist, ist das Experiment noch nicht abgeschlossen. Weitere Chilis werden weiter wachsen und die nächste Ernte ist voraussichtlich für den 26. November geplant. Schließlich werden einige Chilis zur Erde zurückgebracht, wo ihre genetische Ausstattung mit ähnlichen auf der Erde angebauten Chilis verglichen wird und Spencer und ihr Team eine Nährwertanalyse durchführen werden.

Spencer sagt auch, dass sie noch viele weitere Fragen darüber untersuchen möchte, wie sich Mikrogravitation auf die Bestäubung auswirkt und Fruchtbildung, da wir noch lange nicht vollständig verstehen, wie sich ein Mangel an Schwerkraft auf diese Komplexe auswirkt Pflanzen. Doch vorerst sind wir der Versorgung der Astronauten mit leckerem, gesundem Essen einen Schritt näher gekommen und lernen dabei viel über Pflanzen.

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