Ось як НАСА вдається вирощувати перець чилі в космосі

Кілька тижнів тому астронавти на Міжнародній космічній станції (МКС) насолоджувалися особливим бенкетом тако, включно зі свіжим перцем Hatch, вирощеним на орбіті. Більше, ніж просто трохи розваги для команди, це були перші квітучі рослини, вирощені, зібрані та споживаються в космосі, і вони представляють собою стрибок вперед у складності рослин, які вирощуються в мікрогравітація.

Щоб дізнатися про те, як вирощувати смачні свіжі овочі в космосі, ми поговорили з ЛаШель Спенсер, керівником наукової групи проекту з експерименту з перцем чилі, яка керувала проект від вибору та підготовки насіння до пакування їх для запуску до дистанційного моніторингу рослин, коли вони росли на МКС, і спостереження за першим урожай.

Затишне рослинне середовище в космосі

Мета проекту була проста: довести, що можна вирощувати в космосі складну квітучу культуру, як-от перець чилі. Хоча на МКС порівняно легко виростити листову зелень, як-от капусту, останні проекти досягли успіху у вирощуванні таких овочів, як

редис Як і пшеницю, вирощування чилі складніше, ніж ці попередні проекти, тому що рослини потребують обережності запилення та тому, що для їх росту потрібно набагато більше часу (близько чотирьох місяців) у порівнянні з більш швидкими культурами, такими як салат і редис.

Зернові культури вирощували в спеціальному контейнері на МКС під назвою Advanced Planet Habitat, повністю автоматизованій системі, якою наземні дослідники можуть керувати дистанційно. Щодня робляться фотографії рослин у середовищі існування, і дослідники можуть контролювати багато аспектів навколишнього середовища, як-от регулювання червоного, зеленого та синього світлодіодів або температури всередині рослини танк.

APH є закритим середовищем. У порівнянні з тим, коли ви ростете у віконній коробці, Спенсер сказав: «У вас є мати-природа. У вас є сонце і повний спектр [світла]». У APH доступний лише обмежений спектр світла рослини втрачають ультрафіолетове світло, через що на нижній стороні перцю з’являються дрібні пухлини. листя. Це не проблема для вибраного типу рослини перцю Hatch, але це може бути проблемою для інших сортів.

Інше питання – внесення добрив. «Ми використовуємо добрива з тимчасовим вивільненням», — пояснив Спенсер. «Ми повинні були переконатися, що маємо правильну суміш поживних речовин, щоб провести 120-денний експеримент. Це суміш кальцію, нітрату магнію тощо. І коли вони зникають, вони зникають. Немає можливості додати більше поживних речовин до системи».

Налаштування умов на льоту

У той час як команда Спенсера мала пристрій, схожий на APH, у своїй лабораторії для тестування, і вони використовували його для моделювання того, що У відповідності до умов, необхідних рослинам, все ще було складно передбачити, в яких саме умовах вирощуватиметься чилі в космосі. «Нам довелося підлаштовуватися на льоту», — сказала вона, що вони могли зробити з землі, налаштувавши такі фактори, як рівень освітлення в середовищі існування або рівень очищення від певних хімічних речовин із навколишнього середовища.

Наприклад, потреба рослин у воді на Землі була іншою, ніж на космічній станції, що вони помітили, дивлячись на фотографії рослин, коли вони росли. «Потреба у воді, ймовірно, на 10-15% більша, ніж ми робили на землі», — пояснив Спенсер, що пояснюється тим, як вода затримується та рухається навколо APH в умовах мікрогравітації.

Рослини без гравітації ростуть дивно

Навіть з усіма цими налаштуваннями все ще були відмінності в тому, як рослини росли в умовах мікрогравітації. В умовах земної гравітації тип чилі, який використовується, росте прямо вгору, а квіти та плоди звисають вниз. «В умовах мікрогравітації рослини мали більш кущистий морфологічний вигляд і росли паралельно науковому носії [підносу, в який висаджується насіння]. Квіти розкривалися прямо вгору, а деякі плоди також розкривалися прямо вгору», — пояснив Спенсер.

Ця різниця у формі рослини також не просто цікавість, оскільки вона могла вплинути на те, як рослини запилюються. Команда Спенсер виявила, що їхній урожай чилі повільніше запилюється на орбіті, ніж на землі, і вона вважає, що це може бути тому, що коли квіти спрямовані вгору, повітря пориви, які вони використовують для запилення, могли здути пилок з квітки, на відміну від струшування квітки, спрямованої вниз, і дозволити пилку змішатися всередині квітка.

«Мікрогравітація безумовно мала величезний вплив на морфологію рослин», — сказала вона, але мікрогравітація не впливає на всі рослини однаково. «Ми деякий час вирощували листову зелень у VEGGIE, і коли ми правильно підбираємо воду, вони добре вдаються. Нічого не можна сказати, що вони чимось відрізняються від того, що ми вирощуємо на землі. Тепер, коли ми перейшли до плодоносних культур, різниця точно є».

Однією з найбільших відмінностей було те, що рослини в космосі виявилися приблизно на 50% меншими, ніж рослини на землі. Але перець чилі, який вони вирощували, був чималим, досягаючи приблизно чотирьох або п’яти дюймів у довжину.

Смачні космічні тако

То навіщо вирощувати чилі? По-перше, у них багато вітаміну С, а рослини досить міцні, щоб добре рости навіть у складних умовах. На додаток до харчового аспекту, фірмова гострота чилі дуже бажана серед астронавтів, Спенсер сказав: «Екіпаж, оскільки середовище мікрогравітації впливає на їхні смакові рецептори, вони завжди висловлювали бажання гостріше харчові продукти. Вони люблять гострий соус!»

Незважаючи на всю складність вирощування перцю, перший урожай вдався. "Це було неперевершено!" Спенсер сказав. Вона та її команда переглянули фотографії врожаю перцю та надіслали інструкції астронавту Марку Ванде Хей зібрати сім із них для збирання. Вони були переважно зелені, з одним червоним перцем. Обережно зібравши перець, астронавти нарізали його кубиками та насолодилися ним у тако, яке астронавт Меган МакАртер описано як «П'ятничний бенкет!»

П'ятничне свято! Після збору врожаю ми спробували червоний і зелений чилі. Потім ми заповнили опитування (потрібно мати дані! 😁). Нарешті я приготував свої найкращі космічні тако: яловичину фахіта, регідратовані помідори й артишоки та ХЕТЧ ЧІЛІ! https://t.co/pzvS5A6z5upic.twitter.com/fJ8yLZuhZS

— Меган МакАртур (@Astro_Megan) 29 жовтня 2021 р

Психологічний стимул

Це вказує на одну з великих переваг вирощування свіжої їжі в космосі: їсти свіжі овочі не тільки корисно для фізичного здоров’я астронавтів, але й для їх психічне благополуччя. Психологічні експерименти на землі показали, що догляд за рослинами може викликати відчуття задоволення та гордості, а також може допомогти покращити настрій і зменшити стрес. Цілком ймовірно, що те ж саме стосується астронавтів, особливо враховуючи, що вони знаходяться в замкнутому середовищі з невеликим доступом до природи.

Поки команда Спенсера все ще чекає даних про те, як астронавти ставилися до догляду за чилі (вони заповнюють анкету про їх досвід як частина експерименту), вона сказала, що, на її думку, астронавти отримали позитивний досвід, коли вона спостерігала, як вони взаємодіють з рослини. «Я бачу хвилювання на їхніх обличчях, коли дивлюся на них на камеру», — сказала вона. «Я можу сказати, що їм подобається, як вони пахнуть».

Астронавти також можуть проводити час з рослинами в проміжках між виконанням таких операцій, як збирання врожаю. «Вони змогли зняти чохол і подивитися у вікно у свій вільний час», — сказав Спенсер. І це також виявилося корисним для експерименту, оскільки один із членів екіпажу помітив цю рослину розробляв поширену проблему, яка називається гниллю кінця цвітіння, під час їх перерви, яку потім було видалено з урожай, врожай.

Що далі для рослин у космосі?

Оскільки перший урожай завершено, експеримент ще не завершено. Більша частина чилі продовжить рости, і наступний урожай попередньо заплановано на 26 листопада. Згодом деякі види чилі будуть доставлені на Землю, де їх генетичний склад порівняють із схожими чилі, вирощеними на Землі, а Спенсер та її команда проведуть аналіз поживності.

Спенсер також каже, що є ще багато питань, які вона хоче дослідити щодо того, як мікрогравітація впливає на запилення і плодоношення, оскільки ми далекі від повного розуміння того, як відсутність гравітації впливає на ці комплекси рослини. Однак поки що ми на крок ближче до того, щоб забезпечити космонавтів смачною, здоровою їжею та дізнатися багато нового про рослини.

Рекомендації редакції

• Дивіться, як нова сонячна батарея NASA розгортається на космічній станції
• Як спостерігати за прибуттям приватної місії NASA на космічну станцію
• NASA готується до другої повністю приватної місії на МКС
• NASA підтверджує, що МКС прийматиме космонавтів до 2028 року
• Як дивитися п’ятничний історичний вихід у відкритий космос на МКС