Tukaj je opisano, kako NASA uspeva gojiti čilsko papriko v vesolju

Pred nekaj tedni so astronavti na Mednarodni vesoljski postaji (ISS) uživali v prav posebni pojedini takosov, vključno s svežo papriko Hatch, pridelano v orbiti. Več kot le malo zabave za posadko, to so bile prve cvetoče rastline, ki so bile gojene, nabrane in porabijo v vesolju in predstavljajo skok naprej v kompleksnosti gojenih rastlin mikrogravitacija.

Da bi izvedeli, kako gojite okusno, svežo zelenjavo v vesolju, smo se pogovarjali z LaShelle Spencer, vodjo projektne znanstvene ekipe za eksperiment s čilijevim poprom, ki je nadzorovala projekt od izbire in priprave semen do njihovega pakiranja za izstrelitev do daljinskega spremljanja rastlin med rastjo v ISS in nadzora prvega žetev.

Prijetno rastlinsko okolje v prostoru

Cilj projekta je bil preprost: dokazati, da je mogoče v vesolju gojiti kompleksen cvetoči pridelek, kot je čili paprika. Medtem ko je na ISS sorazmerno enostavno gojiti listnato zelenjavo, kot je ohrovt, so nedavni projekti uspeli gojiti zelenjavo, kot je

redkvice kot tudi pšenice, je gojenje čilija bolj zapleteno kot ti prejšnji projekti – oboje zato, ker rastline zahtevajo previdnost opraševanje in ker traja veliko dlje, da zrastejo (približno štiri mesece) v primerjavi s hitrejšimi pridelki, kot sta solata in redkvice.

Pridelke so gojili v posebnem zabojniku na ISS, imenovanem Advanced Planet Habitat, popolnoma avtomatiziranem sistemu, ki ga raziskovalci na tleh lahko nadzorujejo na daljavo. Vsak dan se fotografirajo rastline v habitatu in raziskovalci lahko nadzorujejo številne vidike okolje, kot je prilagajanje rdečih, zelenih in modrih luči LED ali temperature v rastlinju rezervoar.

APH je zaprto okolje. V primerjavi s tem, ko rasteš v okenski škatli, je Spencer dejal: »Imate mater naravo. Imate sonce in celoten spekter [svetlobe].« V APH je na voljo le omejen spekter svetlobe in rastline nimajo ultravijolične svetlobe – kar povzroči, da papriki na spodnji strani zrastejo drobni tumorji listi. To ni težava za izbrano vrsto rastline paprike Hatch, vendar je lahko težava za druge sorte.

Drugo vprašanje je gnojenje. "Uporabljamo gnojila s časovnim sproščanjem," je pojasnil Spencer. »Morali smo se prepričati, da imamo pravo mešanico hranil, da bi lahko opravili 120-dnevni poskus. To je mešanica kalcija, magnezijevega nitrata in podobnih stvari. In ko jih ni več, jih ni več. Ni možnosti, da bi sistemu dodali več hranil."

Prilagoditev pogojev sproti

Medtem ko je imela Spencerjeva ekipa v svojem laboratoriju za testiranje podobno napravo kot APH in so jo uporabili za simulacijo pogojev, ki jih zahtevajo rastline, je bilo še vedno težko natančno napovedati, kakšne pogoje bodo potrebovali za rast čilijev v vesolju. "Morali smo se prilagajati sproti," je dejala, kar so lahko storili s tal s prilagajanjem dejavnikov, kot so ravni svetlobe v habitatu ali ravni čiščenja nekaterih kemikalij iz okolja.

Na primer, potrebe rastlin po vodi so bile drugačne na Zemlji kot na vesoljski postaji, kar so opazili, ko so gledali fotografije rastlin med rastjo. "Potreba po vodi je verjetno 10-15 % višja od tiste, ki smo jo počeli na tleh," je pojasnil Spencer, kar je bilo posledica načina, kako je voda mirovala in se premikala okoli APH v mikrogravitaciji.

Rastline brez gravitacije rastejo čudno

Kljub vsem tem prilagajanjem so še vedno obstajale razlike v načinu rasti rastlin v mikrogravitaciji. V pogojih Zemljine gravitacije uporabljena vrsta čilija raste naravnost navzgor, cvetovi in ​​plodovi pa visijo navzdol. »V mikrogravitaciji so imele rastline bolj grmasto morfologijo in so rasle vzporedno z nosilcem znanosti [pladnjem, v katerega so posajena semena]. Cvetovi so se odprli naravnost navzgor in tudi nekateri plodovi so se odprli naravnost navzgor,« je pojasnil Spencer.

Tudi ta razlika v obliki rastline ni samo zanimivost, saj je morda vplivala na to, kako so rastline oprašene. Spencerjeva ekipa je ugotovila, da se njihov pridelek čilija počasneje oprašuje v orbiti kot na tleh, in meni, da je to morda zato, ker ko so cvetovi obrnjeni navzgor, zrak sunki, ki jih uporabljajo za opraševanje, bi lahko odpihnili cvetni prah stran od cveta, v nasprotju s stresanjem cveta, obrnjenega navzdol, in pustili, da se cvetni prah zmeša v cvet.

"Mikrogravitacija je vsekakor močno vplivala na morfologijo rastlin," je dejala, vendar mikrogravitacija ne vpliva na vse rastline na enak način. »Že nekaj časa gojimo listnato zelenjavo v VEGGIE in ko dobimo pravo vodo, se zelo dobro obnese. Nič ne pomeni, da so drugačni od tistih, ki jih gojimo na tleh. Zdaj, ko smo prešli na sadne pridelke, je vsekakor razlika.«

Ena največjih razlik je bila, da so bile rastline v vesolju približno 50 % manjše od tistih na tleh. Toda čili, ki so jih pridelali, so bili še vedno precejšnji in so dosegali približno štiri ali pet centimetrov v dolžino.

Okusni vesoljski tacosi

Zakaj torej gojiti čili? Za začetek imajo veliko vitamina C, rastline pa so dovolj robustne, da dobro rastejo tudi v težkih razmerah. Poleg prehranskega vidika je značilna pikantnost čilija zelo zaželena med astronavti, Spencer je dejal: »Posadka, ker mikrogravitacijsko okolje vpliva na njihove brbončice, so vedno izražali željo po bolj začinjenem živila. Radi imajo pekočo omako!«

Kljub vsej zahtevnosti pridelave paprike je prva letina odlično uspela. "Bilo je super!" Spencer je rekel. Ona in njena ekipa so si ogledali fotografije pridelka paprike in poslali navodila astronavtu Marku Vande Heiju, naj jih pobere sedem za obiranje. Večinoma so bile zelene, z eno rdečo papriko. Ko so paprike skrbno prebrali, so jih astronavti nato narezali na kocke in jih uživali v takosih, ki jih astronavtka Megan McArther opisano kot "petkova pojedina!"

Petkova pogostitev! Po trgatvi smo lahko poskusili rdeči in zeleni čili. Nato smo izpolnili ankete (moramo imeti podatke! 😁). Končno sem naredil svoje najboljše vesoljske takose doslej: govedino fajita, rehidrirane paradižnike in artičoke ter HATCH ČIL! https://t.co/pzvS5A6z5upic.twitter.com/fJ8yLZuhZS

— Megan McArthur (@Astro_Megan) 29. oktober 2021

Psihološka spodbuda

To kaže na eno od velikih prednosti gojenja sveže hrane v vesolju: uživanje sveže zelenjave ni dobro le za fizično zdravje astronavtov, ampak je tudi odlično za njihovo duševno dobro počutje. Psihološki poskusi na terenu so pokazali, da lahko negovanje rastlin povzroči občutek zadovoljstva in ponosa ter lahko pomaga izboljšati razpoloženje in zmanjšati stres. Verjetno enako velja za astronavte, zlasti glede na to, da so v zaprtem okolju z malo dostopa do narave.

Medtem ko Spencerjeva ekipa še vedno čaka na podatke o tem, kako so se astronavti počutili glede skrbi za čile (izpolnijo vprašalnik o svojih izkušnje kot del eksperimenta), je rekla, da misli, da imajo astronavti pozitivno izkušnjo, ko jih je opazovala med interakcijo z rastline. "Vidim navdušenje na njihovih obrazih, ko jih gledam na kamerah," je rekla. "Lahko rečem, da jim je všeč, kako dišijo."

Astronavti lahko preživijo čas z rastlinami tudi med časi, ko izvajajo operacije, kot je žetev. "Lahko so sneli pokrov in pogledali skozi okno, ko so bili prosti čas," je dejal Spencer. In izkazalo se je, da je to koristno tudi za poskus, saj je eden od članov posadke opazil rastlino, ki je med prostim časom razvijal običajno težavo, imenovano gniloba na koncu cvetov, ki je bila nato odstranjena iz pridelek.

Kaj je naslednje za rastline v vesolju?

Ker je prva žetev končana, poskus še ni končan. Več čilijev bo še naprej raslo, naslednja trgatev pa je okvirno predvidena za 26. november. Sčasoma bodo nekaj čilijev vrnili na Zemljo, kjer bodo njihovo genetsko zasnovo primerjali s podobnimi čiliji, ki rastejo na Zemlji, Spencer in njena ekipa pa bodo opravili analizo hranilne vrednosti.

Spencer pravi tudi, da želi raziskati veliko več vprašanj o tem, kako mikrogravitacija vpliva na opraševanje in plodov, saj še zdaleč nismo popolnoma razumeli, kako pomanjkanje gravitacije vpliva na te komplekse rastline. Za zdaj pa smo korak bližje temu, da astronavtom zagotovimo okusno, zdravo hrano in se pri tem naučimo veliko o rastlinah.

Priporočila urednikov

• Oglejte si, kako se na vesoljski postaji razprostira NASA-in novi sončni niz
• Kako gledati prihod Nasine zasebne misije na vesoljsko postajo
• NASA se pripravlja na svojo drugo povsem zasebno misijo na ISS
• NASA potrjuje, da bo ISS do leta 2028 gostila kozmonavte
• Kako gledati petkov zgodovinski vesoljski sprehod na ISS