https://bodybydarwin.com
Slider Image

A NASA megtanulja az élelmiszerek űrben történő termesztésének legjobb módszerét

2020

"Növényeink nem néznek túl jól" - mondta Scott Kelly űrhajós tweetelt a Nemzetközi Űrállomásról 2015. december 27-én. Igaza volt: a mellékelt kép négy bébi zinniat mutatott bíborvörösben. A négy leveles szár közül három elszíneződött, és magukra hajlamosak. Az állomás kertje küzdött a penészprobléma visszaszorítása érdekében. Ez a kérdés a földi kertészek számára is ismert. És miközben a Földön a probléma pótlást jelent a helyi óvodaba, az űrben ezt nem lehet megtenni.

A százszorszép családban található, színes színű virágok a Veggie nevű kísérlet részét képezték, amelynek legfontosabb küldetése az, hogy a legénység számára hosszú távú élelmet biztosítsanak. A korábbi tesztek során az űrhajósok sikeresen betakarították a salátát. A zinniasok hosszabb növekedési periódusúak voltak - 60-80 nap -, majd virágzottak, és neonárnyalatú virágokat produkáltak, amelyek úgy néznek ki, mintha pszichedelikus korszakba tartoznának. Valami finomabb és ízletesebb gyakorlatot gyakoroltak, mint a leveles zöldek: a paradicsom. Ha az állomás legénysége valaha olyan bonyolult termékeket termelne, akkor kitalálnia kellett volna más dolgokat is, hogyan lehet legyőzni a penészt.

A vega egy viszonylag egyszerű módszer az űrhajósok számára, hogy fejlesszék zöld hüvelykujjukat. Ez nagyon egyszerű rendszer - mondja Gioia Massa, a projekt egyik vezető tudósa. Egyáltalán nem kontrollozza sokkal. Ehelyett az emberek teszik.

Az űrkertészet egyik nap elengedhetetlen, ha az űrutazók túl akarnak lépni az alacsony földi pályán, vagy többet akarnak tenni, mint egy gyors utazás a holdra. Nem tudnak szállítani az összes szükséges ételt, és az általuk hozott táplálék elveszíti a tápanyagokat. Tehát az űrhajósoknak szükségük lesz egy feltölthető rekeszre, extra vitaminokkal. Ezenkívül módszereket is igényelnek, hogy több oxigént nyerjenek, újrahasznosítsák a hulladékokat, és segítsenek nekik, hogy annyira ne hagyjanak otthon. Az űrkertek elméletileg elősegíthetik mindezen megvalósítását.

A zöldségfélék és az űrállomás fedélzetén lévő más rendszerek segítik a kutatókat, hogy kitalálják, hogyan befolyásolja a sugárzás és a gravitáció hiánya a növényeket, hogy mennyire jó a Goldilocks-víz, és hogyan lehet kezelni az olyan pánikot, mint a penész. Ugyanilyen fontos, hogy a tudósok megtanulják, mennyi munkát kell az űrhajósoknak betölteni, mennyi munkát akarnak beilleszteni, és hogy a növények miként táplálják az agyukat és testüket.

Lehetséges fontosságát tekintve a Veggie nagyon kompakt. Súlya 41 font, csak egy haj kevesebb, mint az állomás 44 fontos kávéfőzőjénél. A felső, törtfehér téglalap alakú doboz, amelyben a növekvő lámpák találhatók, egy régi videomagnót emlékeztet. Ebből egy átlátszó műanyag függöny lóg, hogy körülvegye az 1, 7 négyzetláb méretű ültetési felületet. Az űrhajósok előre beállítják, mennyi ideig maradnak a fények minden nap; milyen fényesen bocsátanak ki vörös fényt a fotoszintézis optimalizálása érdekében, és kék fényt, hogy ellenőrizzék a növények formáját és működését. Azt is bekapcsolhatják a beépített ventilátort a páratartalom beállításához.

A Veggie legfontosabb része azonban a törékeny fejbőr, amelyet művelni szántak. Ez kezdődik, ha a magok be vannak csomagolva kis, teflonnal bevont Kevlar tasakba. A tudósok növényi párnáknak nevezik őket. "Gondolkodhat úgy, mint egy növekvő zsák" - mondta Massa ezekről a csomagokról, amelyek magvakkal, víztakarókkal, műtrágyával és talajjal vannak kitöltve.

Az emberek ezt a forgatókönyvet már több mint egy évszázadig várták. 1880-ban Percy Greg, a tudományos fantasztikus cikk írója az egész állatövben regényt írt egy űrhajósról, aki növényekkel utazott a Marsba újrahasznosítás céljából. Tizenöt évvel később, Konstantin Tsiolkovsky, egy orosz rakétatudós, írta a Dreams of Earth and Sky-t, amelyben felvázolta, hogy az űrkiadók és a növények együtt élhetnek egy zárt rendszerben.

Az 1950-es években a zöld dolgok robbanttak fel a borítókról és a laboratóriumból. A NASA és az Egyesült Államok légierője algák termesztését kezdte megnézni, hogy segíthet-e az életfenntartásban (kiderül, hogy rossz íze volt, tele emészthetetlen sejtfalakkal és túl sok fehérje volt). Ezután a szovjet tudósok majdnem önellátó ökoszisztémákkal kísérleteztek, amelyekben az emberek túléltek az oxigén, víz és táplálkozás révén, amelyet főként egy zárt élőhelyen teremtettek. A leghosszabb időtartam alatt, egy 180 napos próbaverzión a BIOS-3 nevű létesítményen belül, egy földi személyzet ételeinek 80% -át saját búzajából és zöldségéből szerezte be. Végül, 1982-ben az űrben lévő növények valósággá váltak, amikor a szovjet űrhajósok az Arabidopsis thaliana-ban egy káposztával és mustárral kapcsolatos virágfajt termesztettek, hogy érezzék őket a Salyut 7 űrállomásuk fedélzetén. A hozam túl kicsi volt ahhoz, hogy ételforrás legyen.

Csak PAO / Csak kiadott képek: A szerzői jogokkal és a korlátozásokkal kapcsolatban lásd: http://www.nasa.gov/multimedia/guidelines/index.html

Folyékony frissítés

Az űrhajósok pontos mennyiségű vizet adagolnak a Veggie növényeiben. űrnövények

Időközben, a 80-as évek közepén, Veggie's Massa a középiskolában volt, hetedik osztálya tanára pedig a Kennedy Űrközpontban egy asztrológiai műhelyből tért vissza a témával kapcsolatos információkkal. Ihletve, egy tizenéves Massa folytatta ag tanfolyamokat, miközben belépett a középiskolába, majd középiskolai mentorával összeállt egy hidroponikus projektben.

Miközben Massa folytatta tanulmányait és az önálló kísérleteket, a NASA elkezdte az orbitális növénytermesztő készülékek építését, nevezetesen a Biomassza Termelési Rendszert. Az űrállomáson végzett kísérletekhez tervezték, ez egy téglalap volt, amelynek mindkét oldala a kar hossza körül volt. Négy kocka alakú növekedési kamra nyugszik, mint a széf belül. A Wisconsini székhelyű Orbitec cég tudósai által tervezett Biomass Production System 2001-ben csatlakozott az űrállomáshoz. Ott a Brassica rapa mező mustárja hamarosan magasra csírázott, sima fehér fluoreszkáló fényben megvilágítva.

Amikor azonban a kutatók összehasonlították a betakarítást a földön található kontroll növényével, azt találták, hogy az űr mustárban több baktérium és gomba található. "A különbség jelentősége bizonytalan, állítja a NASA hivatalos következtetése. Az ügynökség azt értette, hogy nem tudja, miért szaporodnak a mikrobák, nem pedig azt, hogy jelenléte nem fontos. Valójában, amint azt Veggie penészéből kiderül, kritikusan fontos volt .

A NASA 2002-ben visszavonta a biomassza-előállítási rendszert, de az orosz űrhajósok felszálltak ott, ahol az Egyesült Államok távozott. Az évtized folyamán sikeresen termesztették törpe búzát, leveles mizunát és törpe borsót. Bónusz: A törpéből keringő négy egymást követő generációban a zöldségek nem mutattak genetikai rendetlenség jeleit.

Eközben az Orbitec, a NASA-val konzultálva, egy másik növénytermesztési eszközt termesztett. Tehát amikor a NASA 2012-ben odaítélt támogatást egy új űrkert számára, a társaságnak meg kellett mutatnia magának: a Veggie-nek, amely - az elődjével ellentétben - ehető méretű ételeket állított elő. Massa, addigra postdokumentum, különféle táptalajokat és növényeket vizsgált meg a növényi párnákhoz. Ez volt az a fajta bütyközés, amellyel 12 éves korától készített. Az Egyesült Államok első valódi űrkertje 2014-ben indult, nem sokkal azután, hogy Massa posztdokumentumától Veggie projekt tudósává vált az űrügynökségnél.

Minden nagyon jól ment Veggie- ig, amíg a virág meg nem csap. Kezdeti ehető növényeinek - az Outredgeous elnevezésű salátafajtának - a legtöbb nőtt úgy, ahogyan 2014-ben kellett volna, és az űrhajósok visszavisszék őket a földre tesztelés céljából. Massa szerint még mindig dolgoznak az összes elemzésen. "De általában a növények nagyon hasonlítanak a talajmintáinkhoz." Amikor elkészítik, megismerik az olyan kémiai tartalmakat, mint az antioxidánsok, az antocianin (pigmentek) és a fenolok, amelyek megóvják a növényeket a stressz ellen. Rövid távon a étkezési idő prioritása volt: elfogyaszthattuk volna-e a termést? A legénység, a Massa és a NASA mind tudni akartak. Igen, kiderült, hogy a termék mikrobiálisan biztonságos volt.

Mégis, amikor az űrhajósok második vetőmagot ültettek, 2015 nyarán Massa új kihívással szembesült: A betakarítás közeledtével a NASA-nak nem volt olyan jegyzőkönyve, amely jóváhagyná a legénységnek a munkájának levelein levágást. "Azt mondtuk:" Már csak 28 napunk van, aztán meg fogják enni "- emlékszik vissza Massa. Az óra ketyegésével a vezetés talált módot a saláta hivatalos felvételére az űrhajósok étrendjébe.

Augusztus 9-én Kelly egy képet készített, amely a kihulló zöldek előtt állt. A homlokát dörzsölte, mesterségesen komoly volt. "Holnap a @space_station enni fogja a várt zöldségszüretet!" tweetelt. "De először a saláta # selfie-jét veszi. Hamarosan a NASA TV-jén élőben összegyűjtette a betakarítást. Lehet, hogy nincs nagy üzlet, de egyetlen levél nagy hatással lehet arra, aki hónapok óta rehidrált viteldíjat fogyaszt. Egy későbbi időszakban betakarításkor, Peggy Whitson űrhajós felhasználná őket egy rekonstruált homár saláta csomagolására. "Még egy igazán jó étkezés mellett, több száz tételnél, van étkezési fáradtság, mondja Massa. "Az emberek unatkoznak. Ha új ízt vagy textúrát adunk hozzá - például valami ropogósnak és lédúsnak - fűszerezhetik a rendszeres étkezésüket."

Ez nem az egyetlen agyi lendület. Az űrhajósok természetesen a földre nézhetnek, és láthatják annak legszebb pontjait - szó szerint mindegyik 90 percen belül. De ezek a helyek mindig elérhetetlenek, emlékeztetve arra, hogy milyen messze van a tengerszint. Ha valami közelében van, amelyben fotoszintetizálódik, felvidíthatja a legénységet. Valami zöld és növekvő pszichológiai aspektusa az, ha távol vagyunk otthonról - mondja Massa.

A következő növekedési ciklusban az űrhajósok elősegítették a rosszindulatú zinniat. Kjell Lindgren körülbelül két hét múlva látta az első figyelmeztető jeleket. Víz szivárog ki a magvakat tartó kanócból. Aztán a csecsemő leveleiből nedvesség kezd kiszivárogni, amelyek magukhoz kezdtek hullámosodni. A földön működő zöldségszemélyzet, a műveletért felelős személyzet úgy döntött, hogy itt az ideje, hogy a légáramlás ventilátorát alacsonyról magasra fordítsa. De egy törött robotkar rögzítésére szolgáló expromitt űrjáró késleltette a változást, mert az űrben semmi sem olyan egyszerű, mint egy kapcsoló megpillantása az űrhajóból. Miközben a Veggie beállításainak átprogramozása mindössze 15 percet vesz igénybe, a NASA inkább az űrhajósoknak bármi alacsonyabb prioritást élvez az útból, amikor magas prioritású feladatuk van.

Aztán a levelek elhaltak.

Ez önmagában elég rossz. De ami még rosszabb, a haldokló növényzet táptalajt jelenthet a penész számára, amely valahogy az űrhajósok és a rakomány révén került az űrbe. Hamarosan a fenyegető fehér köd megfojtotta a növényeket.

Addigra Lindgren visszatért a Földre, Kelly pedig átvette a kertet. December 22-én, a földi irányítás útmutatásával, Kelly levágta a penészes részeket, mint a darab sajt rossz részeit, és megtisztította a fennmaradó zinniat és tisztítókendőket. Magasra hagyta a rajongókat, hogy segítsék a berendezés kiszáradását.

Jó próbálkozás volt, de nem költségek nélkül: Szomjas lett a növényeket. Kelly továbbadta ezt a föld irányításához, és kérte, hogy öntözzék meg őket. Az őrök, akiket a fúróra ragaszkodtak, azt mondták Kellynek, hogy még nem volt ideje. Legkésőbb december 27-ig. Tudod, azt hiszem, ha Marsba megyünk, és dolgokat termesztünk, akkor mi leszünk a felelősek annak eldöntéséért, hogy mikor volt szükségük a vízre - mondta Kelly nekik. A NASA írta az eseményt.

Végül autonómiát adtak annak a személynek, aki ténylegesen a növények mellett volt, és mellékeltek egy útmutatót, melynek címe: „A Zinnia gondozási útmutató az On-Orbit kertész számára”.

Az On-Orbit Kertész hüvelykujja alatt a cinnia fele felemelkedett, kibontakozva és zöldké válva. A NASA pozitív irányban forgatta az egészet: Most már tudták, hogy a növények túlélik az áradásokat, az aszályt és a betegségeket, és hogy a problémás növények kiürítése és a maradék megtisztítása megakadályozhatja a gomba elfoglalását.

Kelly imádta a most virágzó virágokat, és az egész űrállomáson vitte a konténereket fotózásra, mint azok az emberek, akik a világ minden tájáról képeket készítenek Hard Rock pólókban. "Megkérdezte, hogy képes-e betakarítani őket Valentin-napon" - mondja Massa. Űrben volt, távol mindenkitől, kivéve a büdös legénység társait, több mint 300 napig. A NASA hagyta, hogy készítse el a csokrot.

Ez volt Massa egyik kedvenc pillanata. "Valami olyan részese voltunk, ami örömöt nyújtott neki" - mondja a nő.

A közelgő Veggie-kísérletek során a tudósok többet megismernek a kertészkedés ezen részéről - a mentális részről. "Sokat hallottunk anekdotikusan Massa mondásáról, de soha nem tudtunk adatot gyűjteni." Meg fogják vizsgálni azt is, hogy a gazdálkodó személyzet tagjai mennyit akarnak tenni, mennyi móka, ellentétben azzal, hogy mennyi házimunkát, hogyan változik az ízérzetük a pályán, és mely növények képesek túlélni az emberi hibákat (nincs sértés, űrhajósok).

Veggie kísérletei folytatódnak egy vadonatúj A-típusú társ, az Advanced Plant Habitat kísérleteivel, egy 18 hüvelyk méretű, önellátó laboratóriummal, több mint 180 érzékelővel és automatizált öntözéssel. A tudósok megállapíthatják a változókat, és így körvonalazhatják a növényeket művelő sajátos feltételeket - és hogy ezek a növények hogyan tudják megművelni az embereket. A hőmérséklet-szabályozó rendszer a levegőt a termosztát beállításától 0, 5 ° C-on tartja. Az érzékelők visszaadják a léghőmérséklet, a fény, a nedvesség és az oxigén szintjének adatait az alaphoz. Míg az Advanced Plant Habitat számszerűsíti a sikeres kertészet körülményeit, a Veggie segít meghatározni, hogy az emberek miként és miért segítik elő saját élelmiszer-ellátásukat. Más szavakkal, az élőhely szigorú ellenőrzése révén a kutatók megtanulhatják, hogy mely növényeket termesztik a legjobban. Ezután ezen paraméterek felhasználásával felállíthatnak egy olyan rendszert, mint a Veggie, amelybe az űrhajósok kölcsönhatásba lépnek.

Az űrhajósok 2017. októberében hat óra alatt összeszerelték az élőhelyet, miután két szállítás során összerezzent az űrbe. Az automatizált megoldás olyan mikrohullámú sütőnek tűnik, amely képes túlélni ... az űrbe lövöldözve. A vezetékek innen, onnan és onnan vezetnek, a vezérlőpulton. A váltókapcsolók mellett a piros jelzőfények villognak. És a növénykamra belsejében a mennyezetről LED-ek világítanak, amelyek az alábbi növényeket koncert színpadi színkombinációkkal megvilágítják. Vörös, zöld és kék fényei vannak, mint a Veggie - plusz fehér, közeli és távoli infravörös.

Robert Richter, a Sierra Nevada Corporation környezetvédelmi rendszereinek igazgatója, amely 2014-ben megvásárolta az Orbitec-et, figyelemmel kísérte annak előrehaladását a földi űrállomás feldolgozó létesítményéből. Segített az új laboratórium, valamint a Veggie és a Biomass tervezésében és felépítésében. Amikor majdnem 20 évvel ezelőtt a terepen indult, egy kicsit naiv volt. "Arra gondoltam, milyen nehéz növényeket termeszteni? "

Természetesen részben tréfálkozik - és most már tudja, hogy amikor megpróbálja a páratartalmat egy adott szám 3 százalékán belül tartani, amikor fényt és nedvességet kell megmérnie, és amikor a hőmérsékletet egy Egy fokos részben egy hosszú sor van kapáshoz egy bazsalikom egy csészében történő termesztése és a saláta termesztése között az űrben.

A csapat 2017. novemberében táplálta be az egységet. Ez év februárjáig kirajzolódtak az Arabidopsis thaliana és a törpe búza vizsgálati növényei. Hamarosan elkezdenek olyan kísérleteket, mint például a növények DNS-ének és élettani változásainak vizsgálata. A korábbi növénykutatások nagy része arra összpontosult, hogy a dolgok egyáltalán növekedni fognak - mondja Robert Morrow, a Sierra Nevada Corporation fő tudósa. Nemzedékről nemzedékre szaporodnak? És űrben ugyanolyan termékenyek, mint a földön?

Igen, mondja. A tudósok túlmutatnak ezen alapokon. Át kell vetniük a piszkosabb részleteket és a bonyolultabb ökoszisztémákat. Az űrhajósok például kilégzik a széndioxidot, amelyet a növények belélegezhetnek. A növények ezután kilégzik az oxigént, amelyet az emberek belélegezhetnek. Az emberi hulladék növénytrágyává és hidratálássá válhat. Semmi sem pazarlott, minden nyert.

Morrow végül úgy véli, hogy a mélyre ható küldetésen lévő kert inkább a Veggie-hez hasonlít, mint az Advanced Space Habitat. "Valójában nem praktikus az összes, az APH-ban lévő cuccot ilyen rendszerbe helyezni" - mondja. Olyan sok érzékelővel és csővel sok minden mechanikusan rosszul fordulhat elő, és könnyebb megjavítani a zöldséget, mint az APH-t. A tudósoknak jelenleg az APH-ra van szükségük a növénynövekedés optimális irányelveinek megteremtésére, és megértsék, hogy a bolygó elhagyása hogyan változtatja meg őket, hogy útmutatást adhassanak a jövőbeli űrhajósoknak a Veggie-esque rendszerek jobb kezelésére.

A jövő felé nézve Massa érdekli az űrhajósok kölcsönhatásainak megfigyelése. "Mindig szeretné megszerezni az érett paradicsomot, de talán nem akarja, hogy másnap meg kell öntöznie?" Töprengett a nő. Esélye lesz rá, hogy megtudja, mert a Veggie jövő év elején termeszti első törpe paradicsomát, a Red Robin nevű fajtát.

Más nemzetek továbbra is kísérleteznek. Például Kína ebben az évben a selyemhernyókat és burgonyamagokat kívánja küldeni a Holdra a Chang'e-4 űrhajó fedélzetén. Amikor a selyemhernyók kikelnek, széndioxidot képeznek, amelyet a burgonya növények felszívnak és oxigénné alakulnak, amelyet a selyemhernyók felvesznek.

Ez a kutatás nem csupán segíti a légkör feletti embereket. Az önállóan tartósított növekedési rendszerek létrehozása elősegítheti a földi gazdálkodók egész évben terményeinek termesztését, vagy extra proteinnel és magas hozammal elősegítheti a növényeket. Valamikor a munka kertészeti rendszerekhez vezet majd, amelyek alapvető fontosságúak és stabilak, és támogassák az űrutazókat. Ezután ezek az utazók becsomagolhatnak bármit, amit akarnak, salátába, és átmászhatják a kozmoszot.

A közreműködő Sarah Scoles a Jogi Tartar és a Földön kívüli intelligencia keresése című cikk szerzője.

Ezt a cikket eredetileg a Néptudomány 2018. évi élet / halál kiadásában tették közzé .

Amikor a péniszük szezononként növekszik, a kacsák társadalmi nyomás alá hajlanak

Amikor a péniszük szezononként növekszik, a kacsák társadalmi nyomás alá hajlanak

Két űrhajós csak túlélt egy ballisztikus leszállást egy orosz rakéta során.  Itt van mindent, amit tudunk.

Két űrhajós csak túlélt egy ballisztikus leszállást egy orosz rakéta során. Itt van mindent, amit tudunk.

Amerikában a legnagyobb töltött veszélyeztetett állatok gyűjteménye

Amerikában a legnagyobb töltött veszélyeztetett állatok gyűjteménye