Oto, jak NASA udaje się uprawiać paprykę chili w kosmosie

Kilka tygodni temu astronauci na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) delektowali się wyjątkową ucztą składającą się z tacos, w tym świeżej papryki Hatch uprawianej na orbicie. To coś więcej niż tylko odrobina zabawy dla załogi, były to pierwsze rośliny kwitnące, które wyhodowano, zebrano i... spożywane w przestrzeni kosmicznej i stanowią skok naprzód w zakresie złożoności roślin uprawianych w kosmosie mikrograwitacja.

Aby dowiedzieć się, jak hodować smaczne, świeże warzywa w kosmosie, rozmawialiśmy z LaShelle Spencerem, kierownikiem zespołu naukowego projektu odpowiedzialnego za eksperyment z papryczką chili, który nadzorował projekt, począwszy od wyboru i przygotowania nasion, poprzez ich pakowanie do startu, aż po zdalne monitorowanie roślin podczas ich wzrostu na ISS i nadzorowanie pierwszego zbiór.

Przytulne środowisko roślinne w kosmosie

Cel projektu był prosty: udowodnienie, że w kosmosie możliwa jest uprawa złożonej rośliny kwitnącej, takiej jak papryczka chili. Chociaż na ISS stosunkowo łatwo jest uprawiać warzywa liściaste, takie jak jarmuż, a w ramach ostatnich projektów udało się wyhodować takie warzywa, jak rzodkiewki podobnie jak pszenica, uprawa chili jest bardziej złożona niż w przypadku poprzednich projektów — zarówno dlatego, że rośliny wymagają ostrożności zapylanie oraz dlatego, że ich wzrost zajmuje dużo więcej czasu (około czterech miesięcy) w porównaniu z szybszymi uprawami, takimi jak sałata i rzodkiewki.

Uprawy uprawiano w specjalnym pojemniku na ISS zwanym Advanced Planet Habitat, w pełni zautomatyzowanym systemie, którym badacze naziemni mogą zdalnie sterować. Każdego dnia robione są zdjęcia roślin w siedlisku, a badacze mogą kontrolować wiele aspektów środowisko, na przykład regulacja czerwonego, zielonego i niebieskiego światła LED lub temperatury wewnątrz uprawy czołg.

APH to środowisko zamknięte. W porównaniu do uprawy w skrzynce okiennej Spencer stwierdziła: „Masz matkę naturę. Masz słońce i pełne spektrum [światła]”. W APH dostępne jest tylko ograniczone spektrum światła roślinom brakuje światła ultrafioletowego, które powoduje, że na spodniej stronie papryki pojawiają się maleńkie guzki liście. Nie stanowi to problemu w przypadku wybranego rodzaju papryki Hatch, ale może stanowić problem w przypadku innych odmian.

Kolejną kwestią jest nawożenie. „Używamy nawozów o opóźnionym uwalnianiu” – wyjaśnił Spencer. „Musieliśmy upewnić się, że mamy odpowiednią mieszankę składników odżywczych, która umożliwi nam przejście 120-dniowego eksperymentu. To mieszanka wapnia, azotanu magnezu i tym podobnych. A kiedy ich nie ma, nie ma ich. Nie ma możliwości dodania do organizmu więcej składników odżywczych.”

Dostosowywanie warunków na bieżąco

Chociaż zespół Spencera miał w swoim laboratorium urządzenie podobne do APH do testów i używał go do symulacji tego, co warunków wymaganych przez rośliny, nadal trudno było dokładnie przewidzieć, jakich warunków będą potrzebowały chili do wzrostu w kosmosie. „Musieliśmy dostosowywać się na bieżąco” – powiedziała, co mogli zrobić z ziemi, modyfikując takie czynniki, jak poziom oświetlenia w siedlisku lub poziom usuwania niektórych substancji chemicznych ze środowiska.

Na przykład zapotrzebowanie roślin na wodę na Ziemi było inne niż na stacji kosmicznej, co zauważyli, oglądając zdjęcia rosnących roślin. „Zapotrzebowanie na wodę jest prawdopodobnie o 10–15% wyższe niż to, co robiliśmy na ziemi” – wyjaśnił Spencer, co wynika ze sposobu, w jaki woda odpoczywała i przemieszczała się wokół APH w warunkach mikrograwitacji.

Rośliny pozbawione grawitacji rosną dziwnie

Nawet po tych wszystkich udoskonaleniach nadal istniały różnice w sposobie, w jaki rośliny rosły w warunkach mikrograwitacji. W ziemskich warunkach grawitacyjnych chili rośnie prosto w górę, a kwiaty i owoce zwisają w dół. „W warunkach mikrograwitacji rośliny miały bardziej krzaczastą morfologię i rosły równolegle do nośnika naukowego [tacy, na której sadzi się nasiona]. Kwiaty otworzyły się prosto i niektóre owoce również się otworzyły” – wyjaśnił Spencer.

Ta różnica w kształcie rośliny nie jest tylko ciekawostką, ponieważ mogła mieć wpływ na sposób zapylania roślin. Zespół Spencer odkrył, że ich uprawa chili zapylała się wolniej na orbicie niż na ziemi, i ona sądzi, że może to wynikać z tego, że gdy kwiaty są skierowane ku górze, powietrze podmuchy, których używają do zapylania, mogłyby zdmuchnąć pyłek z kwiatu, zamiast potrząsać kwiatem skierowanym w dół i pozwolić, aby pyłek wymieszał się w środku kwiat.

„Mikrograwitacja z pewnością miała ogromny wpływ na morfologię roślin” – stwierdziła, ale mikrograwitacja nie wpływa na wszystkie rośliny w ten sam sposób. „Od jakiegoś czasu uprawiamy warzywa liściaste w VEGGIE i kiedy zapewniamy odpowiednią wodę, radzą sobie bardzo dobrze. Nic nie wskazuje na to, że różnią się one od tych, które uprawiamy na ziemi. Teraz, gdy przeszliśmy na uprawy owocujące, zdecydowanie widać różnicę”.

Jedną z największych różnic było to, że rośliny w kosmosie okazały się około 50% mniejsze niż te na ziemi. Ale produkowane przez nich chili były nadal spore, osiągając około czterech do pięciu cali długości.

Smaczne kosmiczne tacos

Po co więc uprawiać chili? Na początek są bogate w witaminę C, a rośliny są wystarczająco wytrzymałe, aby dobrze rosnąć nawet w trudnych warunkach. Poza aspektem odżywczym, charakterystyczna pikantność chili jest wysoce pożądana wśród astronautów, Spencer powiedział: „Załoga, ponieważ środowisko mikrograwitacji wpływa na ich kubki smakowe, zawsze wyrażała chęć na ostrzejsze żywność. Lubią ostry sos!”

Pomimo całej złożoności uprawy papryki, pierwsze zbiory zakończyły się wielkim sukcesem. "To było niesamowite!" Spencer powiedział. Ona i jej zespół obejrzeli zdjęcia upraw papryki i wysłali instrukcje do astronauty Marka Vande Hei, aby wybrał siedem z nich do zbioru. Były przeważnie zielone, z jedną czerwoną papryką. Po dokładnym zebraniu papryki astronauci pokroili ją w kostkę i zajadali się tacos, co astronautka Megan McArther opisane jako „piątkowa uczta!”

Piątkowe świętowanie! Po zbiorach mogliśmy spróbować czerwonego i zielonego chili. Następnie wypełniliśmy ankiety (musimy mieć dane! 😁). W końcu zrobiłem moje najlepsze kosmiczne tacos w historii: wołowinę fajita, suszone pomidory i karczochy oraz HATCH CHILE! https://t.co/pzvS5A6z5upic.twitter.com/fJ8yLZuhZS

— Megan McArthur (@Astro_Megan) 29 października 2021 r

Zastrzyk psychologiczny

Wskazuje to na jedną z największych zalet uprawy świeżej żywności w kosmosie: jedzenie świeżych warzyw jest nie tylko dobre dla zdrowia fizycznego astronautów, ale jest także świetne dla ich zdrowia. psychiczne samopoczucie. Eksperymenty psychologiczne na ziemi wykazały, że pielęgnacja roślin może dać poczucie satysfakcji i dumy, a także może pomóc poprawić nastrój i redukować stres. Jest prawdopodobne, że to samo dotyczy astronautów, zwłaszcza biorąc pod uwagę, że przebywają w zamkniętym środowisku z niewielkim dostępem do natury.

Podczas gdy zespół Spencera wciąż czeka na dane na temat tego, jak astronauci czuli się w związku z opieką nad chili (wypełniają ankietę dotyczącą ich doświadczeń w ramach eksperymentu), powiedziała, że ​​według niej astronauci mieli pozytywne doświadczenia, gdy obserwowała ich interakcję z rośliny. „Kiedy oglądam ich przed kamerami, widzę podekscytowanie na ich twarzach” – powiedziała. „Mogę powiedzieć, że uwielbiają sposób, w jaki pachną”.

Astronauci mogą również spędzać czas z roślinami pomiędzy wykonywaniem takich czynności, jak zbiory. „Byli w stanie zdjąć zasłonę i zajrzeć przez okno w czasie wolnym” – powiedziała Spencer. Okazało się to również przydatne w eksperymencie, ponieważ jeden z członków załogi zauważył roślinę rozwinął się powszechny problem zwany zgnilizną końcówek kwiatów w czasie ich przestoju, który następnie został usunięty przyciąć.

Co dalej z roślinami w kosmosie?

Po zakończeniu pierwszych zbiorów eksperyment jeszcze się nie zakończył. Więcej chili będzie nadal rosnąć, a następne zbiory zaplanowano wstępnie na 26 listopada. Ostatecznie niektóre papryczki chili zostaną sprowadzone z powrotem na Ziemię, gdzie ich skład genetyczny zostanie porównany z podobnymi papryczkami chili uprawianymi na Ziemi, a Spencer i jej zespół przeprowadzą analizę wartości odżywczej.

Spencer twierdzi również, że chce zbadać znacznie więcej pytań dotyczących wpływu mikrograwitacji na zapylanie i owocowania, ponieważ daleko nam do pełnego zrozumienia, w jaki sposób brak grawitacji wpływa na te kompleksy rośliny. Na razie jednak jesteśmy o krok bliżej zapewnienia astronautom pysznej, zdrowej żywności i przy okazji dowiemy się wiele o roślinach.

Zalecenia redaktorów

• Zobacz, jak nowy układ słoneczny NASA rozwija się na stacji kosmicznej
• Jak oglądać prywatną misję NASA przybywającą na stację kosmiczną
• NASA przygotowuje się do drugiej całkowicie prywatnej misji na ISS
• NASA potwierdza, że ​​ISS będzie gościć kosmonautów do 2028 roku
• Jak obejrzeć piątkowy historyczny spacer kosmiczny na ISS