Så här lyckas NASA odla Chile-peppar i rymden

För några veckor sedan njöt astronauterna på den internationella rymdstationen (ISS) av en mycket speciell fest med tacos, inklusive färska Hatch-peppar odlade i omloppsbana. Mer än bara lite kul för besättningen, det här var de första blommande plantorna som odlades, skördades och konsumeras i rymden, och de representerar ett hopp framåt i komplexiteten hos växter som odlas i mikrogravitation.

För att lära dig mer om hur du odlar läckra, färska grönsaker i rymden pratade vi med LaShelle Spencer, projektteamets ledare för chilipepparexperimentet, som övervakade projektet från att välja ut och förbereda fröna till att packa upp dem för lansering till att fjärrövervaka växterna när de växte i ISS och övervaka de första skörda.

En mysig växtmiljö i rymden

Målet med projektet var enkelt: Att bevisa att det är möjligt att odla en komplex blommande gröda som chilipeppar i rymden. Även om det är relativt lätt att odla bladgrönsaker som grönkål på ISS, och de senaste projekten har lyckats odla grönsaker som

rädisor såväl som vete är odling av chili mer komplex än dessa tidigare projekt - både för att plantorna kräver försiktighet pollinering och för att det tar så mycket längre tid för dem att växa (cirka fyra månader) jämfört med snabbare grödor som sallad och rädisor.

Grödorna odlades i en speciell behållare på ISS kallad Advanced Planet Habitat, ett helautomatiskt system som forskare på marken kan fjärrstyra. Foton tas av växterna i livsmiljön varje dag, och forskare kan kontrollera många aspekter av miljön som att justera de röda, gröna och blå LED-lamporna eller temperaturen inuti växten tank.

APH är en sluten miljö. Jämfört med när du växer i en fönsterlåda, sa Spencer: "Du har moder natur. Du har sol och hela spektrat [av ljus].” I APH finns det bara ett begränsat spektrum av ljus tillgängligt och växterna går miste om ultraviolett ljus - vilket får paprika att växa upp små tumörer på undersidan av deras löv. Detta är inte ett problem för den typ av Hatch-pepparväxt som valts, men det kan vara ett problem för andra sorter.

En annan fråga är befruktning. "Vi använder gödselmedel som frigörs över tid," förklarade Spencer. "Vi var tvungna att se till att vi hade rätt blandning av näringsämnen för att ta oss igenom ett 120-dagars experiment. Det är en blandning av kalcium, magnesiumnitrat, sådana saker. Och när de är borta, är de borta. Det finns inget sätt att lägga till fler näringsämnen till systemet."

Justera förhållanden i farten

Medan Spencers team hade en liknande enhet som APH i sitt labb för att testa, och de använde den för att simulera vad förhållanden som växterna krävde, var det fortfarande utmanande att förutsäga exakt vilka förhållanden chilierna skulle behöva för att växa i rymden. "Vi var tvungna att justera i farten," sa hon, vilket de kunde göra från marken genom att justera faktorer som ljusnivåer i livsmiljön eller skrubbningsnivåer av vissa kemikalier från miljön.

Till exempel var växternas vattenbehov annorlunda på jorden än de var på rymdstationen, som de såg genom att titta på fotografier av växterna när de växte. "Vattenbehovet är förmodligen 10-15% högre än vad vi gjorde på marken," förklarade Spencer, vilket berodde på hur vattnet vilade och rörde sig runt APH i mikrogravitation.

Gravitationslösa växter växer konstigt

Även med alla dessa justeringar fanns det fortfarande skillnader i hur växterna växte i mikrogravitation. Under jordens gravitationsförhållanden växer den typ av chile som används rakt uppåt, med blommor och frukt hängande ner. "I mikrogravitation hade växterna en buskig morfologi och växte parallellt med vetenskapsbäraren [brickan där fröna planteras]. Blommorna öppnade sig rakt upp, och några av frukterna öppnade sig också rakt upp", förklarade Spencer.

Denna skillnad i formen på växten är inte bara en kuriosa heller, eftersom det kan ha påverkat hur växterna pollineras. Spencers team fann att deras chileskörda var långsammare att pollinera i omloppsbana än på marken, och hon tror att det kan bero på att luften när blommorna pekar uppåt vindbyar som de använder för pollinering kunde ha blåst bort pollenet från blomman, i motsats till att skaka en nedåtvänd blomma och låta pollenet blandas i blomma.

"Mikrogravitation hade definitivt en enorm effekt på växtmorfologi", sa hon, men mikrogravitation påverkar inte alla växter på samma sätt. "Vi har odlat bladgrönt i VEGGIE ett tag, och när vi får rätt vatten klarar de sig väldigt bra. Det finns inget som säger att de är annorlunda än vad vi odlar på marken. Nu när vi har gått över till fruktgrödor finns det definitivt en skillnad."

En av de största skillnaderna var att växterna i rymden blev cirka 50 % mindre än de på marken. Men chilin som de producerade var fortfarande stora och nådde upp till cirka fyra eller fem tum långa.

Läckra rymdtacos

Så varför odla chili? Till att börja med är de höga i vitamin C, och växterna är tillräckligt robusta för att växa bra även under svåra förhållanden. Förutom den näringsmässiga aspekten är chilens signatur kryddighet mycket önskvärd bland astronauterna, Spencer sa: "Besättningen, eftersom mikrogravitationsmiljön påverkar deras smaklökar, har de alltid uttryckt en önskan om kryddigare livsmedel. De gillar varm sås!”

Trots all komplexitet i att odla paprika var den första skörden en stor framgång. "Det var häftigt!" sa Spencer. Hon och hennes team tittade på foton av pepparskörden och skickade instruktioner till astronauten Mark Vande Hei att välja sju av dem för skörd. De var mestadels gröna, med en röd paprika. Efter att ha plockat paprikan noggrant, tärnade astronauterna upp dem och avnjöt dem i tacos, vilket astronauten Megan McArther beskrivs som "Fredagsfest!"

Fredagsfest! Efter skörden fick vi smaka på röd och grön chili. Sedan fyllde vi i enkäter (måste ha uppgifterna! 😁). Äntligen gjorde jag mina bästa rymdtacos hittills: fajita-biff, återfuktade tomater & kronärtskockor och HATCH CHILE! https://t.co/pzvS5A6z5upic.twitter.com/fJ8yLZuhZS

— Megan McArthur (@Astro_Megan) 29 oktober 2021

En psykologisk boost

Detta pekar på en av de stora fördelarna med att odla färsk mat i rymden: Det är inte bara bra för astronauternas fysiska hälsa att äta färska grönsaker, utan det är också bra för deras mentalt välbefinnande. Psykologiska experiment på plats har visat att vårdande växter kan ge känslor av tillfredsställelse och stolthet och kan bidra till att förbättra humöret och minska stress. Det är troligt att detsamma gäller för astronauter, särskilt med tanke på att de befinner sig i en sluten miljö med liten tillgång till naturen.

Medan Spencers team fortfarande väntar på data om hur astronauterna tyckte om att ta hand om chilen (de fyller i ett frågeformulär om deras erfarenheter som en del av experimentet), sa hon att hon trodde att astronauterna hade en positiv upplevelse när hon observerade dem interagera med plantorna. "Jag ser spänning i deras ansikten när jag ser dem på kamerorna," sa hon. "Jag kan säga att de älskar hur de luktar."

Astronauterna kan också spendera tid med växterna mellan de tider då de utförde operationer som skörd. "De kunde ta av skyddet och titta genom fönstret när de var lediga", sa Spencer. Och det visade sig vara användbart för experimentet också, eftersom en av besättningsmedlemmarna såg en växt som utvecklade ett vanligt problem som kallas blossom end rot under deras lediga tid, som sedan togs bort från beskära.

Vad händer härnäst för växter i rymden?

När den första skörden är klar är experimentet inte klart än. Fler av chilin kommer att fortsätta växa, och nästa skörd är preliminärt planerad till den 26 november. Så småningom kommer vissa chili att föras tillbaka till jorden, där deras genetiska sammansättning kommer att jämföras med liknande chili som odlas på jorden, och Spencer och hennes team kommer att utföra en näringsanalys.

Spencer säger också att det finns många fler frågor hon vill undersöka om hur mikrogravitation påverkar pollineringen och frukt, eftersom vi är långt ifrån att ha en fullständig förståelse för hur en brist på gravitation påverkar dessa komplex växter. För nu är vi dock ett steg närmare att förse astronauter med utsökt, hälsosam mat och lära oss mycket om växter i processen.

Redaktörens rekommendationer

• Se NASA: s nya solpanel vecklas ut på rymdstationen
• Hur man ser NASA: s privata uppdrag anlända till rymdstationen
• NASA gör sig redo för sitt andra helt privata uppdrag till ISS
• NASA bekräftar att ISS kommer att vara värd för kosmonauter fram till 2028
• Hur man tittar på fredagens historiska rymdpromenad vid ISS