Hier leest u hoe NASA erin slaagt chilipepers in de ruimte te laten groeien

Een paar weken geleden genoten astronauten van het Internationale Ruimtestation (ISS) van een heel bijzonder feest van taco's, waaronder verse Hatch-paprika's die in een baan om de aarde werden gekweekt. Meer dan alleen een beetje plezier voor de bemanning, dit waren de eerste bloeiende planten die werden gekweekt, geoogst en geconsumeerd in de ruimte, en ze vertegenwoordigen een sprong voorwaarts in de complexiteit van de planten die erin worden gekweekt microzwaartekracht.

Om te leren hoe je smakelijke, verse groenten in de ruimte kweekt, spraken we met LaShelle Spencer, de projectwetenschapper die leiding gaf aan het experiment met chilipepers, die toezicht hield op het project, van het selecteren en voorbereiden van de zaden tot het inpakken voor lancering, het op afstand monitoren van de planten terwijl ze groeiden in het ISS en het toezicht houden op de eerste oogst.

Een gezellige plantenomgeving in de ruimte

Het doel van het project was simpel: bewijzen dat het mogelijk is om een ​​complex bloeiend gewas als chilipepers in de ruimte te kweken. Hoewel het relatief eenvoudig is om bladgroenten zoals boerenkool in het ISS te verbouwen, en recente projecten erin zijn geslaagd groenten zoals radijsjes Naast tarwe is het verbouwen van chilipepers complexer dan deze eerdere projecten, omdat de planten voorzichtigheid vereisen bestuiving en omdat het zoveel langer duurt voordat ze groeien (ongeveer vier maanden) vergeleken met snellere gewassen zoals sla en radijsjes.

De gewassen werden gekweekt in een speciale container op het ISS, de Advanced Planet Habitat, een volledig geautomatiseerd systeem dat onderzoekers ter plaatse op afstand kunnen bedienen. Er worden elke dag foto's gemaakt van de planten in het leefgebied, en onderzoekers kunnen vele aspecten ervan controleren de omgeving, zoals het aanpassen van de rode, groene en blauwe LED-lampjes of de temperatuur in de kweekruimte tank.

De APH is een gesloten omgeving. Vergeleken met wanneer je in een bloembak kweekt, zei Spencer: “Je hebt moeder natuur. Je hebt zon en het volledige spectrum [van licht].” Bij APH is er slechts een beperkt spectrum aan licht beschikbaar de planten missen ultraviolet licht, waardoor paprika's kleine tumoren aan de onderkant krijgen bladeren. Voor het gekozen type Hatch-paprikaplant is dit geen probleem, maar voor andere soorten kan dit wel een probleem zijn.

Een ander probleem is de bemesting. “We gebruiken meststoffen met vertraagde afgifte”, legt Spencer uit. “We moesten ervoor zorgen dat we de juiste mix van voedingsstoffen hadden om ons door een experiment van 120 dagen te loodsen. Het is een mix van calcium, magnesiumnitraat en dat soort dingen. En als ze weg zijn, zijn ze weg. Er is geen manier om nog meer voedingsstoffen aan het systeem toe te voegen.”

Omstandigheden direct aanpassen

Terwijl het team van Spencer een soortgelijk apparaat als de APH in hun laboratorium had om te testen, en ze gebruikten het om wat te simuleren omstandigheden die de planten nodig hadden, was het nog steeds een uitdaging om precies te voorspellen welke omstandigheden de chilipepers nodig zouden hebben om te groeien in de ruimte. “We moesten ons ter plekke aanpassen”, zei ze, wat ze vanaf de grond konden doen door factoren als het lichtniveau in de habitat of de hoeveelheid bepaalde chemicaliën uit de omgeving aan te passen.

De waterbehoefte van de planten was bijvoorbeeld anders op aarde dan op het ruimtestation, wat ze ontdekten door naar foto's te kijken van de planten terwijl ze groeiden. “De waterbehoefte is waarschijnlijk 10-15% hoger dan wat we op de grond deden,” legde Spencer uit, wat te wijten was aan de manier waarop water rustte en zich in microzwaartekracht rond de APH bewoog.

Zwaartekrachtloze planten groeien vreemd

Ondanks al dit aanpassingen waren er nog steeds verschillen in de manier waarop de planten groeiden in microzwaartekracht. Onder de zwaartekrachtomstandigheden van de aarde groeit het gebruikte type chili recht omhoog, waarbij de bloemen en het fruit naar beneden hangen. “In microzwaartekracht hadden de planten een bossigere morfologie en groeiden ze parallel aan de wetenschapsdrager [de bak waarin de zaden worden geplant]. De bloemen gingen recht omhoog en sommige vruchten gingen ook recht open”, legt Spencer uit.

Dit verschil in de vorm van de plant is ook niet alleen een curiosum, het kan ook van invloed zijn geweest op de manier waarop de planten worden bestoven. Het team van Spencer ontdekte dat de bestuiving van hun chili-gewas in een baan om de aarde langzamer verliep dan op de grond. Ze denkt dat dit komt doordat, wanneer de bloemen naar boven wijzen, de lucht windstoten die ze voor bestuiving gebruiken, hadden het stuifmeel van de bloem kunnen wegblazen, in tegenstelling tot het schudden van een naar beneden gerichte bloem en het laten mengen van het stuifmeel in de bloem. bloem.

“Microzwaartekracht heeft zeker een enorm effect gehad op de morfologie van planten,” zei ze, maar microzwaartekracht heeft niet op alle planten op dezelfde manier invloed. “We telen al een tijdje bladgroenten in VEGGIE en als we het juiste water hebben, doen ze het heel goed. Er is niets dat zegt dat ze anders zijn dan wat we op de grond kweken. Nu we zijn overgestapt op vruchtdragende gewassen, is er zeker een verschil.”

Een van de grootste verschillen was dat de planten in de ruimte ongeveer 50% kleiner uitkwamen dan die op de grond. Maar de chilipepers die ze produceerden waren nog steeds aanzienlijk, met een lengte van ongeveer tien tot vijf centimeter.

Lekkere ruimtetaco's

Dus waarom chilipepers kweken? Om te beginnen bevatten ze veel vitamine C en zijn de planten robuust genoeg om zelfs onder moeilijke omstandigheden goed te groeien. Naast het voedingsaspect is de kenmerkende kruidigheid van de chilipepers zeer wenselijk onder de astronauten, Spencer zei: “De bemanning, omdat de microzwaartekrachtomgeving hun smaakpapillen beïnvloedt, hebben ze altijd de wens geuit voor pittiger voedingsmiddelen. Ze houden van hete saus!”

Ondanks alle complexiteit bij het telen van paprika's was de eerste oogst een groot succes. "Het was geweldig!" zei Spencer. Zij en haar team bekeken foto's van de paprikaoogst en stuurden instructies naar astronaut Mark Vande Hei om er zeven te plukken voor de oogst. Ze waren meestal groen, met één rode paprika. Nadat ze de paprika's zorgvuldig hadden geplukt, sneden de astronauten ze in blokjes en genoten ervan in taco's, die astronaut Megan McArther beschreven als “Vrijdag Feesten!”

Vrijdag feest! Na de oogst mochten we rode en groene chili proeven. Vervolgens hebben we enquêtes ingevuld (ik moet de gegevens hebben! 😁). Eindelijk heb ik mijn beste ruimtetaco's tot nu toe gemaakt: fajita-rundvlees, gerehydrateerde tomaten en artisjokken, en HATCH CHILE! https://t.co/pzvS5A6z5upic.twitter.com/fJ8yLZuhZS

— Megan McArthur (@Astro_Megan) 29 oktober 2021

Een psychologische boost

Dit wijst op een van de grote voordelen van het verbouwen van vers voedsel in de ruimte: het is niet alleen goed voor de fysieke gezondheid van astronauten om verse groenten te eten, maar het is ook geweldig voor hun gezondheid. mentale gezondheid. Psychologische experimenten ter plaatse hebben aangetoond dat het verzorgen van planten gevoelens van voldoening en trots kan geven en kan helpen de stemming te verbeteren stress verminderen. Het is waarschijnlijk dat hetzelfde geldt voor astronauten, vooral gezien het feit dat ze zich in een afgesloten omgeving bevinden met weinig toegang tot de natuur.

Terwijl het team van Spencer nog steeds wacht op gegevens over hoe de astronauten dachten over de zorg voor de chilipepers (ze vullen een vragenlijst in over hun ervaringen als onderdeel van het experiment), zei ze wel dat ze dacht dat de astronauten een positieve ervaring hadden toen ze hen zag omgaan met de planten. “Ik zie de opwinding op hun gezichten als ik ze op de camera’s bekijk”, zei ze. "Ik kan zien dat ze houden van de manier waarop ze ruiken."

De astronauten kunnen ook tijd doorbrengen met de planten tussen de momenten waarop ze werkzaamheden als oogsten uitvoerden. “Ze konden in hun vrije tijd de hoes eraf halen en door het raam kijken”, zei Spencer. En dat bleek ook handig voor het experiment, want een van de bemanningsleden spotte daar een plantje mee ontwikkelde tijdens hun vrije tijd een veelvoorkomend probleem genaamd bloesemrot, dat vervolgens uit de praktijk werd verwijderd Bijsnijden.

Wat is de toekomst voor planten in de ruimte?

Nu de eerste oogst voltooid is, is het experiment nog niet klaar. Er zullen steeds meer chilipepers blijven groeien en de volgende oogst staat voorlopig gepland voor 26 november. Uiteindelijk zullen sommige chilipepers terug naar de aarde worden gebracht, waar hun genetische samenstelling zal worden vergeleken met soortgelijke chilipepers die op aarde worden geteeld, en Spencer en haar team zullen een voedingsanalyse uitvoeren.

Spencer zegt ook dat er nog veel meer vragen zijn die ze wil onderzoeken over hoe microzwaartekracht de bestuiving beïnvloedt en vruchtvorming, omdat we nog lang niet volledig begrijpen hoe een gebrek aan zwaartekracht deze complexen beïnvloedt planten. Maar voorlopig zijn we een stap dichter bij het voorzien van astronauten van heerlijk, gezond voedsel, en leren we daarbij veel over planten.

Aanbevelingen van de redactie

• Kijk hoe NASA's nieuwe zonnepanelen zich ontvouwen op het ruimtestation
• Hoe je de privémissie van NASA bij het ruimtestation kunt zien aankomen
• NASA bereidt zich voor op zijn tweede volledig privémissie naar het ISS
• NASA bevestigt dat het ISS tot 2028 ruimte zal bieden aan kosmonauten
• Hoe je de historische ruimtewandeling van vrijdag in het ISS kunt bekijken