Evo kako NASA uspijeva uzgojiti čile papričice u svemiru

Prije nekoliko tjedana, astronauti na Međunarodnoj svemirskoj postaji (ISS) uživali su u posebnoj gozbi tacosa, uključujući svježe paprike Hatch uzgojene u orbiti. Više od samo malo zabave za posadu, ovo su bile prve cvjetnice uzgojene, ubrane i konzumiraju u svemiru i predstavljaju skok naprijed u složenosti uzgoja biljaka mikrogravitacija.

Da bismo saznali kako uzgajati ukusno, svježe povrće u svemiru, razgovarali smo s LaShelle Spencer, voditeljicom projektnog znanstvenog tima za eksperiment s čili papričicom, koja je nadgledala projekt od odabira i pripreme sjemena do njihovog pakiranja za lansiranje do daljinskog praćenja biljaka dok su rasle u ISS-u i nadgledanja prvog žetva.

Ugodan biljni okoliš u prostoru

Cilj projekta bio je jednostavan: dokazati da je moguće u svemiru uzgajati složene cvjetnice poput čili papričica. Iako je na ISS-u relativno lako uzgajati lisnato povrće poput kelja, nedavni projekti uspjeli su u uzgoju povrća poput

rotkvice kao i pšenice, uzgoj čilija složeniji je od ovih prethodnih projekata — oboje zato što biljke zahtijevaju oprez oprašivanje i zato što im treba puno više vremena da rastu (oko četiri mjeseca) u usporedbi s bržim usjevima poput salate i rotkvice.

Usjevi su uzgajani u posebnom spremniku na ISS-u pod nazivom Advanced Planet Habitat, potpuno automatiziranom sustavu kojim istraživači na zemlji mogu upravljati na daljinu. Svaki dan se snimaju fotografije biljaka unutar staništa, a istraživači mogu kontrolirati mnoge aspekte okoliš poput podešavanja crvenog, zelenog i plavog LED svjetla ili temperature unutar uzgoja tenk.

APH je zatvoreno okruženje. U usporedbi s rastom u prozorskoj kutiji, Spencer je rekao: “Imate majku prirodu. Imate sunce i cijeli spektar [svjetlosti]." U APH je dostupan samo ograničeni spektar svjetla i biljkama nedostaje ultraljubičasto svjetlo — što uzrokuje da paprike izrastu sićušne tumore na donjoj strani ostavlja. To nije problem za odabranu vrstu biljke paprike Hatch, ali može biti problem za druge sorte.

Drugi problem je gnojidba. "Koristimo gnojiva s vremenskim otpuštanjem", objasnio je Spencer. “Morali smo se pobrinuti da imamo pravu mješavinu hranjivih tvari koja će nas provesti kroz 120-dnevni eksperiment. To je mješavina kalcija, magnezijevog nitrata i sličnih stvari. I kad ih nema, nema ih. Ne postoji način da dodate više hranjivih tvari u sustav.”

Prilagodba uvjeta u hodu

Dok je Spencerov tim imao uređaj sličan APH-u u svom laboratoriju za testiranje, i koristili su ga za simulaciju onoga što U uvjetima koje su biljke zahtijevale, još uvijek je bilo teško predvidjeti točno kakvi će uvjeti biti potrebni za rast čilija u svemiru. "Morali smo se prilagođavati u hodu", rekla je, što su mogli učiniti sa zemlje podešavanjem čimbenika poput razine svjetlosti u staništu ili razine čišćenja određenih kemikalija iz okoliša.

Na primjer, potrebe biljaka za vodom bile su drugačije na Zemlji nego na svemirskoj stanici, što su uočili gledajući fotografije biljaka dok su rasle. "Potrebe za vodom su vjerojatno 10-15% veće od onoga što smo radili na zemlji", objasnio je Spencer, što je bilo zbog načina na koji se voda odmarala i kretala oko APH u mikrogravitaciji.

Biljke bez gravitacije čudno rastu

Čak i uz sva ova podešavanja, i dalje su postojale razlike u načinu na koji su biljke rasle u mikrogravitaciji. U uvjetima Zemljine gravitacije, vrsta čilija koja se koristi raste ravno prema gore, a cvjetovi i plodovi vise prema dolje. “U mikrogravitaciji, biljke su imale grmolikiju morfologiju i rasle su usporedno sa znanstvenim nosačem [posudom u koju se sadi sjeme]. Cvjetovi su se otvorili ravno prema gore, a neki su se plodovi također otvorili ravno prema gore”, objasnio je Spencer.

Ova razlika u obliku biljke nije samo zanimljivost, jer je možda utjecala na to kako se biljke oprašuju. Spencerin tim otkrio je da se njihov usjev čilija sporije oprašuje u orbiti nego na zemlji, a ona misli da je to možda zato što, kada su cvjetovi usmjereni prema gore, zrak naleti koje koriste za oprašivanje mogli su otpuhati pelud s cvijeta, za razliku od protresanja cvijeta okrenutog prema dolje i puštanja da se pelud miješa unutar cvijet.

"Mikrogravitacija je definitivno imala veliki učinak na morfologiju biljaka", rekla je, ali mikrogravitacija ne utječe na sve biljke na isti način. „Neko vrijeme uzgajamo lisnato povrće u VEGGIE-u, a kada nam je voda ispravna, dobro uspijeva. Ne postoji ništa što bi moglo reći da su išta drugačiji od onoga što uzgajamo na zemlji. Sad kad smo prešli na plodne usjeve, definitivno postoji razlika.”

Jedna od najvećih razlika bila je u tome što su biljke u svemiru bile oko 50% manje od onih na zemlji. Ali čili koji su proizvodili još uvijek je bio pozamašan, dosezao je oko četiri ili pet inča duljine.

Ukusni svemirski tacosi

Pa zašto uzgajati čili? Pa za početak, imaju visok sadržaj vitamina C, a biljke su dovoljno čvrste da dobro rastu čak i u teškim uvjetima. Osim nutritivnog aspekta, prepoznatljiva ljutina čilija vrlo je poželjna među astronautima, Spencer je rekao: "Posada, budući da mikrogravitacijsko okruženje utječe na njihove okusne pupoljke, uvijek su izražavali želju za pikantnijim namirnice. Vole ljuti umak!”

Uz svu složenost uzgoja paprike, prva berba bila je vrlo uspješna. "Bilo je odlično!" rekao je Spencer. Ona i njezin tim pogledali su fotografije usjeva paprike i poslali upute astronautu Marku Vande Heiju da ubere sedam paprika za berbu. Bile su uglavnom zelene, s jednom crvenom paprikom. Pažljivo ubravši paprike, astronauti su ih potom narezali na kockice i uživali u tacosima koje je astronautkinja Megan McArther opisao kao "Gozba petkom!"

Gozba petkom! Nakon berbe kušali smo crveni i zeleni čili. Zatim smo ispunili ankete (moramo imati podatke! 😁). Napokon sam napravio svoje najbolje svemirske tacose dosad: fajita govedinu, rehidrirane rajčice i artičoke i HATCH CHILE! https://t.co/pzvS5A6z5upic.twitter.com/fJ8yLZuhZS

— Megan McArthur (@Astro_Megan) 29. listopada 2021

Psihički poticaj

To ukazuje na jednu od velikih prednosti uzgoja svježe hrane u svemiru: ne samo da je dobro za tjelesno zdravlje astronauta jesti svježe povrće, nego je također dobro za njihovo mentalno blagostanje. Psihološki eksperimenti na terenu pokazali su da njegovanje biljaka može dati osjećaj zadovoljstva i ponosa te može pomoći u poboljšanju raspoloženja i smanjiti stres. Vjerojatno je da isto vrijedi i za astronaute, pogotovo ako se uzme u obzir da su u zatvorenom okruženju s malo pristupa prirodi.

Dok Spencerov tim još uvijek čeka podatke o tome kako su se astronauti osjećali brinući se za čile (oni ispunjavaju upitnik o njihovoj iskustva kao dio eksperimenta), rekla je da je mislila da su astronauti imali pozitivno iskustvo kada ih je promatrala u interakciji s biljke. "Vidim uzbuđenje na njihovim licima dok ih gledam na kamerama", rekla je. “Mogu reći da vole kako mirišu.”

Astronauti također mogu provoditi vrijeme s biljkama između vremena kada su obavljali operacije poput žetve. "Mogli su skinuti pokrivač i gledati kroz prozor u slobodno vrijeme", rekao je Spencer. I to se također pokazalo korisnim za eksperiment, jer je jedan od članova posade uočio biljku koja je razvijao uobičajeni problem koji se zove trulež kraja cvjetanja tijekom njihovog slobodnog vremena, koji je zatim uklonjen iz usjev.

Što je sljedeće za biljke u svemiru?

Budući da je prva berba završena, eksperiment još nije završen. Ostatak čilija nastavit će rasti, a sljedeća berba okvirno je zakazana za 26. studenog. Na kraju će neke čilije biti vraćene na Zemlju, gdje će se njihov genetski sastav usporediti sa sličnim čilima koji se uzgajaju na Zemlji, a Spencer i njezin tim izvršit će nutritivnu analizu.

Spencer također kaže da ima još mnogo pitanja koja želi istražiti o tome kako mikrogravitacija utječe na oprašivanje i plodonošenja, budući da smo daleko od potpunog razumijevanja kako nedostatak gravitacije utječe na te komplekse bilje. Za sada smo, međutim, korak bliže opskrbi astronauta ukusnom, zdravom hranom i učenju puno o biljkama u tom procesu.

Preporuke urednika

• Pogledajte NASA-in novi solarni niz kako se razvija na svemirskoj postaji
• Kako gledati kako NASA-ina privatna misija stiže na svemirsku postaju
• NASA se priprema za svoju drugu potpuno privatnu misiju na ISS
• NASA potvrđuje da će ISS ugostiti kozmonaute do 2028
• Kako gledati povijesnu šetnju svemirom u petak na ISS-u