Δείτε πώς η NASA καταφέρνει να καλλιεργήσει πιπεριές Χιλής στο Διάστημα

Πριν από μερικές εβδομάδες, οι αστροναύτες στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (ISS) απόλαυσαν μια πολύ ιδιαίτερη γιορτή τάκος, συμπεριλαμβανομένων φρέσκων πιπεριών Hatch που καλλιεργήθηκαν σε τροχιά. Περισσότερο από λίγη διασκέδαση για το πλήρωμα, αυτά ήταν τα πρώτα ανθοφόρα φυτά που καλλιεργήθηκαν, συγκομίστηκαν και καταναλώνονται στο διάστημα και αντιπροσωπεύουν ένα άλμα προς τα εμπρός στην πολυπλοκότητα των φυτών που καλλιεργούνται μικροβαρύτητα.

Για να μάθουμε πώς καλλιεργείτε νόστιμα, φρέσκα λαχανικά στο διάστημα, μιλήσαμε με τον LaShelle Spencer, τον επικεφαλής της επιστημονικής ομάδας του έργου για το πείραμα με το πιπέρι τσίλι, ο οποίος επέβλεψε το έργο από την επιλογή και την προετοιμασία των σπόρων μέχρι τη συσκευασία τους για εκτόξευση έως την εξ αποστάσεως παρακολούθηση των φυτών καθώς μεγάλωναν στο ISS και την επίβλεψη του πρώτου συγκομιδή.

Ένα ζεστό φυτικό περιβάλλον στο χώρο

Ο στόχος του έργου ήταν απλός: Να αποδειχθεί ότι είναι δυνατό να αναπτυχθεί μια πολύπλοκη ανθισμένη καλλιέργεια όπως οι πιπεριές τσίλι στο διάστημα. Ενώ είναι σχετικά εύκολο να καλλιεργηθούν φυλλώδη χόρτα όπως το λάχανο στο ISS, και πρόσφατα έργα έχουν επιτύχει στην καλλιέργεια λαχανικών όπως ραπανάκια Εκτός από το σιτάρι, η καλλιέργεια τσίλι είναι πιο περίπλοκη από αυτά τα προηγούμενα έργα - και επειδή τα φυτά απαιτούν προσοχή επικονίαση και επειδή χρειάζεται πολύ περισσότερος χρόνος για να αναπτυχθούν (περίπου τέσσερις μήνες) σε σύγκριση με ταχύτερες καλλιέργειες όπως το μαρούλι και ραπανάκια.

Οι καλλιέργειες καλλιεργήθηκαν σε ένα ειδικό δοχείο στο ISS που ονομάζεται Advanced Planet Habitat, ένα πλήρως αυτοματοποιημένο σύστημα που οι ερευνητές στο έδαφος μπορούν να ελέγξουν εξ αποστάσεως. Κάθε μέρα λαμβάνονται φωτογραφίες των φυτών εντός του οικοτόπου και οι ερευνητές μπορούν να ελέγξουν πολλές πτυχές του το περιβάλλον όπως η προσαρμογή των κόκκινων, πράσινων και μπλε φώτων LED ή η θερμοκρασία στο εσωτερικό του φυτού Δεξαμενή.

Το APH είναι ένα κλειστό περιβάλλον. Σε σύγκριση με όταν μεγαλώνεις σε παράθυρο, ο Spencer είπε: «Έχεις μητέρα φύση. Έχετε ήλιο και όλο το φάσμα [του φωτός]». Στο APH, υπάρχει μόνο ένα περιορισμένο φάσμα φωτός διαθέσιμο και τα φυτά χάνουν το υπεριώδες φως - το οποίο κάνει τις πιπεριές να αναπτύσσουν μικροσκοπικούς όγκους στην κάτω πλευρά τους φύλλα. Αυτό δεν είναι πρόβλημα για τον τύπο του φυτού πιπεριάς Hatch που έχει επιλεγεί, αλλά μπορεί να είναι πρόβλημα για άλλες ποικιλίες.

Ένα άλλο θέμα είναι η γονιμοποίηση. «Χρησιμοποιούμε λιπάσματα με χρονική απελευθέρωση», εξήγησε ο Spencer. «Έπρεπε να βεβαιωθούμε ότι είχαμε το σωστό μείγμα θρεπτικών ουσιών για να μας μεταφέρει σε ένα πείραμα 120 ημερών. Είναι ένα μείγμα ασβεστίου, νιτρικού μαγνησίου, τέτοια πράγματα. Και όταν φύγουν, έχουν φύγει. Δεν υπάρχει τρόπος να προσθέσετε περισσότερα θρεπτικά συστατικά στο σύστημα».

Προσαρμογή συνθηκών εν κινήσει

Ενώ η ομάδα του Spencer είχε μια παρόμοια συσκευή με το APH στο εργαστήριό της για δοκιμή, και τη χρησιμοποίησε για να προσομοιώσει τι συνθήκες που απαιτούσαν τα φυτά, ήταν ακόμα δύσκολο να προβλέψουμε ποιες ακριβώς συνθήκες θα χρειάζονταν τα τσίλι για να αναπτυχθούν στο διάστημα. «Έπρεπε να προσαρμοστούμε εν κινήσει», είπε, κάτι που μπορούσαν να κάνουν από το έδαφος τροποποιώντας παράγοντες όπως τα επίπεδα φωτός στο περιβάλλον ή τα επίπεδα καθαρισμού ορισμένων χημικών ουσιών από το περιβάλλον.

Για παράδειγμα, οι απαιτήσεις των φυτών σε νερό ήταν διαφορετικές στη Γη από ό, τι στον διαστημικό σταθμό, τον οποίο εντόπισαν βλέποντας φωτογραφίες των φυτών καθώς μεγάλωναν. «Η απαίτηση σε νερό είναι πιθανώς 10-15% υψηλότερη από αυτή που κάναμε στο έδαφος», εξήγησε ο Spencer, κάτι που οφειλόταν στον τρόπο με τον οποίο το νερό ξεκουραζόταν και κινούνταν γύρω από το APH στη μικροβαρύτητα.

Τα φυτά χωρίς βαρύτητα αναπτύσσονται παράξενα

Ακόμη και με όλες αυτές τις τροποποιήσεις, εξακολουθούσαν να υπάρχουν διαφορές στον τρόπο με τον οποίο τα φυτά αναπτύχθηκαν στη μικροβαρύτητα. Στις συνθήκες βαρύτητας της Γης, ο τύπος τσίλι που χρησιμοποιείται αναπτύσσεται κατευθείαν προς τα πάνω, με τα λουλούδια και τα φρούτα να κρέμονται προς τα κάτω. «Στη μικροβαρύτητα, τα φυτά είχαν πιο θαμνώδη μορφολογία και αναπτύχθηκαν παράλληλα με τον επιστημονικό φορέα [τον δίσκο στον οποίο φυτεύονται οι σπόροι]. Τα λουλούδια άνοιξαν ευθεία, και μερικά από τα φρούτα άνοιξαν ευθεία επίσης», εξήγησε ο Σπένσερ.

Αυτή η διαφορά στο σχήμα του φυτού δεν είναι απλώς μια περιέργεια, καθώς μπορεί να έχει επηρεάσει τον τρόπο επικονίασης των φυτών. Η ομάδα της Spencer διαπίστωσε ότι η καλλιέργεια της Χιλής ήταν πιο αργή στην επικονίαση σε τροχιά παρά στο έδαφος, και πιστεύει ότι αυτό μπορεί να οφείλεται στο ότι, όταν τα λουλούδια δείχνουν προς τα πάνω, ο αέρας οι ριπές που χρησιμοποιούν για την επικονίαση θα μπορούσαν να έχουν διώξει τη γύρη μακριά από το λουλούδι, σε αντίθεση με το τινάξιμο ενός λουλουδιού που βλέπει προς τα κάτω και αφήνει τη γύρη να αναμιχθεί μέσα στο λουλούδι.

«Η μικροβαρύτητα είχε σίγουρα τεράστια επίδραση στη μορφολογία των φυτών», είπε, αλλά η μικροβαρύτητα δεν επηρεάζει όλα τα φυτά με τον ίδιο τρόπο. «Καλλιεργούμε φυλλώδη χόρτα στο VEGGIE για λίγο, και όταν έχουμε το νερό σωστά, τα πάνε πολύ καλά. Δεν υπάρχει τίποτα να πούμε ότι είναι διαφορετικά από αυτό που καλλιεργούμε στο έδαφος. Τώρα που έχουμε προχωρήσει στις καρποφόρες καλλιέργειες, υπάρχει σίγουρα μια διαφορά».

Μία από τις μεγαλύτερες διαφορές ήταν ότι τα φυτά στο διάστημα βγήκαν περίπου 50% μικρότερα από αυτά στο έδαφος. Αλλά τα τσίλι που παρήγαγαν ήταν ακόμα αρκετά μεγάλα, φτάνοντας σε μήκος περίπου τέσσερις ή πέντε ίντσες.

Νόστιμα διαστημικά tacos

Γιατί λοιπόν να καλλιεργήσουμε τσίλι; Λοιπόν, για αρχή, έχουν υψηλή περιεκτικότητα σε βιταμίνη C και τα φυτά είναι αρκετά ανθεκτικά για να αναπτυχθούν καλά ακόμα και σε δύσκολες συνθήκες. Εκτός από τη διατροφική πτυχή, η χαρακτηριστική πικάντικη γεύση των τσίλι είναι ιδιαίτερα επιθυμητή μεταξύ των αστροναυτών, Spencer είπε: «Το πλήρωμα, επειδή το περιβάλλον μικροβαρύτητας επηρεάζει τους γευστικούς κάλυκες τους, πάντα εξέφραζαν την επιθυμία τους για πιο πικάντικο τρόφιμα. Τους αρέσει η καυτερή σάλτσα!»

Παρά την πολυπλοκότητα της καλλιέργειας πιπεριών, η πρώτη συγκομιδή ήταν μεγάλη επιτυχία. "Ήταν απίστευτα!" είπε ο Σπένσερ. Αυτή και η ομάδα της εξέτασαν φωτογραφίες της σοδειάς πιπεριάς και έστειλαν οδηγίες στον αστροναύτη Mark Vande Hei να διαλέξει επτά από αυτές για συγκομιδή. Ήταν κυρίως πράσινα, με μια κόκκινη πιπεριά. Έχοντας μαζέψει προσεκτικά τις πιπεριές, οι αστροναύτες τις έκοψαν σε κύβους και τις απόλαυσαν σε tacos, το οποίο η αστροναύτης Megan McArther περιγράφεται ως «Παρασκευή!»

Γιορτή Παρασκευής! Μετά τη συγκομιδή, δοκιμάσαμε το κόκκινο και το πράσινο τσίλι. Στη συνέχεια συμπληρώσαμε έρευνες (πρέπει να έχουμε τα δεδομένα! 😁). Επιτέλους, έφτιαξα τα καλύτερα διαστημικά μου τάκο μέχρι τώρα: μοσχαρίσιο κρέας fajita, επανενυδατωμένη ντομάτα & αγκινάρα και HATCH CHILE! https://t.co/pzvS5A6z5upic.twitter.com/fJ8yLZuhZS

— Μέγκαν Μακάρθουρ (@Astro_Megan) 29 Οκτωβρίου 2021

Ψυχολογική τόνωση

Αυτό δείχνει ένα από τα μεγάλα πλεονεκτήματα της καλλιέργειας φρέσκων τροφίμων στο διάστημα: Δεν είναι μόνο καλό για τη σωματική υγεία των αστροναυτών να τρώνε φρέσκα λαχανικά, αλλά είναι επίσης εξαιρετικό για τους ψυχική ευεξία. Ψυχολογικά πειράματα στο έδαφος έχουν δείξει ότι η καλλιέργεια των φυτών μπορεί να δώσει αισθήματα ικανοποίησης και υπερηφάνειας και μπορεί να βοηθήσει στη βελτίωση της διάθεσης και μειώσει το άγχος. Είναι πιθανό ότι το ίδιο ισχύει και για τους αστροναύτες, ειδικά αν σκεφτεί κανείς ότι βρίσκονται σε ένα κλειστό περιβάλλον με μικρή πρόσβαση στη φύση.

Ενώ η ομάδα του Spencer εξακολουθεί να περιμένει δεδομένα σχετικά με το πώς ένιωθαν οι αστροναύτες για τη φροντίδα των τσίλι (συμπληρώνουν ένα ερωτηματολόγιο σχετικά με τους εμπειρίες ως μέρος του πειράματος), είπε ότι πίστευε ότι οι αστροναύτες είχαν μια θετική εμπειρία όταν τους παρατήρησε να αλληλεπιδρούν με τα φυτά. «Βλέπω ενθουσιασμό στα πρόσωπά τους όταν τους παρακολουθώ στις κάμερες», είπε. «Μπορώ να πω ότι τους αρέσει ο τρόπος που μυρίζουν».

Οι αστροναύτες μπορούν επίσης να περνούν χρόνο με τα φυτά μεταξύ των χρόνων που εκτελούσαν εργασίες όπως η συγκομιδή. «Μπορούσαν να βγάλουν το κάλυμμα και να κοιτάξουν μέσα από το παράθυρο την ώρα που ήταν εκτός», είπε ο Σπένσερ. Και αυτό αποδείχθηκε χρήσιμο και για το πείραμα, καθώς ένα από τα μέλη του πληρώματος εντόπισε ένα φυτό που ανέπτυξε ένα κοινό πρόβλημα που ονομάζεται blossom end rot κατά τη διάρκεια του χρόνου τους εκτός λειτουργίας, το οποίο στη συνέχεια αφαιρέθηκε από το καλλιέργεια.

Τι ακολουθεί για τα φυτά στο διάστημα;

Με την ολοκλήρωση της πρώτης συγκομιδής, το πείραμα δεν έχει ακόμη ολοκληρωθεί. Περισσότερα από τα τσίλι θα συνεχίσουν να αναπτύσσονται και η επόμενη συγκομιδή έχει προγραμματιστεί προσωρινά για τις 26 Νοεμβρίου. Τελικά, μερικές τσίλιες θα φέρουν πίσω στη Γη, όπου η γενετική τους σύνθεση θα συγκριθεί με παρόμοια τσίλι που καλλιεργούνται στη Γη και η Spencer και η ομάδα της θα πραγματοποιήσουν μια διατροφική ανάλυση.

Η Spencer λέει επίσης ότι υπάρχουν πολλά περισσότερα ερωτήματα που θέλει να διερευνήσει σχετικά με το πώς η μικροβαρύτητα επηρεάζει την επικονίαση και καρποφορία, καθώς απέχουμε πολύ από το να έχουμε πλήρη κατανόηση του πώς η έλλειψη βαρύτητας επηρεάζει αυτά τα σύμπλοκα φυτά. Προς το παρόν, ωστόσο, είμαστε ένα βήμα πιο κοντά στο να παρέχουμε στους αστροναύτες νόστιμα, υγιεινά τρόφιμα και να μάθουμε πολλά για τα φυτά στη διαδικασία.

Συστάσεις των συντακτών

• Παρακολουθήστε τη νέα ηλιακή συστοιχία της NASA να ξεδιπλώνεται στον διαστημικό σταθμό
• Πώς να παρακολουθήσετε την ιδιωτική αποστολή της NASA να φτάνει στον διαστημικό σταθμό
• Η NASA ετοιμάζεται για τη δεύτερη αποκλειστικά ιδιωτική αποστολή της στον ISS
• Η NASA επιβεβαιώνει ότι ο ISS θα φιλοξενεί κοσμοναύτες μέχρι το 2028
• Πώς να παρακολουθήσετε τον ιστορικό διαστημικό περίπατο της Παρασκευής στον ISS