Növénytermesztés az űrben

Növénytermesztés az űrben
Növénytermesztés az űrben

Az űrben játszódó sci-fi-filmek alapmomentuma, hogy csinos üvegházban zöldellő növénykolónia virágzik, amely biztosítja az oxigént, és élelem-utánpótlásként is szolgál. Emlékezzünk csak vissza a szakértők szerint is meglepően reálisnak tartott 2015-ös Mentőexpedíció című filmre, amelyben Matt Damon kertet telepített a Marson.

Azért ennyire nem egyszerű a történet, de az igaz, hogy a Nemzetközi Űrállomáson sikerrel zajlanak a növénytermesztések. Olyannyira, hogy az űrhajósok saját termesztésű chilis tacót készítettek. Azért sok buktatóval meg kell küzdeniük az űrbéli mezőgazdászoknak.

2021 végén nagy sikert értek el a Nemzetközi Űrállomás tudósai, amikor egészséges chili paprikát szüreteltek.

Növényasztronauták

Lehet, hogy azt gondolod, Lajka kutya volt az első élőlény az űrben. Pedig a növények, pontosabban a magok jóval megelőzték őt. Elsőként 1946. július 9-én lőttek fel 134 km magasra magokat. A kísérletben azt vizsgálták, hogy az élő szövet miként reagál a nagy magasságban lévő sugárzásra. Az első magokat még nem tudták visszahozni, de a 3 héttel később fellőtt kukoricaszemek már sikeresen visszatértek a bolygónkra.

1966-ban 2 kutyával együtt nedvesített magokat is fellőttek, melyek közül több kicsírázott, és itt a földön egészséges saláta-, káposzta- és babtermést hozott. Lehet, hogy a véletlennek köszönhető, de a termések mérete nagyobb volt a kontrollcsoporténál. 1977-ben az Apollo 14 ötszáz famagot vitt magával Hold körüli útjára. Ezeket szintén elültették, és egészséges csemeték cseperedtek belőlük.

Súlytalanságban merre nőnek a gyökerek?

Már 1990-ben megpróbáltak az űrállomáson LED-es fénnyel magokat nevelni, akkor még sikertelenül. Az áttörést 1997 hozta, amikor a káposztafélékhez tartozó lúdfű magjait sikeresen kicsíráztatták. Így megdőlt az a feltevés, amely szerint gravitáció nélkül összevissza nőnek a gyökerek. A csíráztatást aztán megannyi kultúrnövénnyel sikeresen megismételték.

Lúdfűvel a kertben is találkozhatunk. Közönséges gyomnövény, alacsony kromoszómaszáma miatt sűrűn használják biológiai kísérletekhez.

A gyökerek csírázáskor egy irányba fejlődnek, de a növény további növekedését LED-izzókkal kell szabályozni. A magenta színben tündöklő fényforrások vörös és kék hullámhosszú fényt állítanak elő, ami elengedhetetlen a növények fejlődéséhez.

Molekuláris szinten problémák keletkeznek

A Nemzetközi Űrállomáson két növénytermesztő rendszer létezik. A Veggie egy kisebb tálca vagy bőrönd méretű félautomata üvegház. Ebben 6 növényi telep kap helyet, melyek tápanyag- és fényellátása biztosítva van. Ez emberi munkát is igényel, amit az asztronauták kifejezetten kedvelnek. A kísérletek keretében nemcsak haszonnövényeket, hanem saját szórakozásukra virágokat is ültetnek.

Scott Kelly, a NASA űrhajósa virágokat ápolt, és csokrot is készített belőlük. 2016-ban ezzel a képpel köszöntötte a világot Valentin-nap alkalmából.
Fotó: NASA

Az APH (Advanced Plant Habitat) a Veggie-hez hasonlóan egy növénytermesztő kamra, ám nagyobb, teljesen zárt és automatizált. 180 érzékelő figyeli a folyamatokat, a nedvesség- és a tápanyag-utánpótlás is mechanikusan vezérelt.

Viszonylag rövid, 5 hetes tenyészidő alatt növekszik az űrben a törpebúza.

A világűrben gondot jelent, hogy a vízrészecskék apró súlytalan cseppekké válnak, így porózus, agyagos táptalajba kell ültetni a növényeket, hogy fel tudják venni a vizet, és ne száradjanak ki.

2018-ban az APH-rendszerben a lúdfű mellett törpebúzát is sikeresen termesztettek. A kutatások célkeresztjében a súlytalanságból következő genetikai változások állnak. Ahogyan az űrhajósok csontjai és izmai is sorvadni kezdenek a gravitáció hiányában, ugyanez lejátszódik a növények lignintartalmú vázrendszerében. Folyamatosan vizsgálják, hogy a gravitáció tartós hiánya mennyire befolyásolja a növényeket, tudnak-e normális, hosszú távú vegetációt végezni súlytalanság állapotában.

Az űrben legyengülnek a növények

Szintén mikrobiológiai probléma, de a szó szerint Földön túli környezet rontja a palánták védekezőképességét. Bár fotoszintetizáló barátaink csendesek, ők is védekeznek a káros baktériumaikkal szemben. A tudósok mégis arra lettek figyelmesek, hogy súlytalan állapotban védekezőmechanizmusuk nem indul be, mert nem észlelik a baktériumok bizonyos aminosavjait. A kísérlet során erre az jelentett megoldást, hogy mesterségesen, aminosavkoktéllal beindították a növényi immunrendszert. Ez azt bizonyítja, hogy távol vagyunk még attól, hogy az űrt bezöldítsük.

Mi a cél a növényekkel?

Előző cikkünkből kiderült, hogy ennyi növény koránt sem képes fedezni egy állomás levegőszükségletét. Akkor mégis miért van szükség a kísérletekre?

Az űrkutatás kacsingat a hosszabb küldetések irányába. Gondoljunk csak Elon Musk Mars-expedíciójára vagy a második Holdsétát célzó, 2024-es céldátumú Artemis programra. Mivel az utánpótlás mindig a Földről érkezik – de ez rettentően nagy logisztikai terhet jelent, és szállításkor a tápérték is romlik –, reális elképzelés, hogy Föld körüli pályán keringő zöldségtermesztő telepeket létesítsenek.

137 napig fejlődtek ezek a chilik az űrállomáson.

Házi csípős chili az űrben

2015 óta az asztronauták 11 különböző növényt termesztenek és fogyasztanak is a Nemzetközi Űrállomáson. 2021 végén nagy sikert értek el az űrhajósok, ugyanis hosszú tenyészidejű chili paprikát termesztettek és szüreteltek. A paprika összetettebb növény, mint a lúdfű vagy a búza. Hosszasan csírázik, sok nedvességre van szüksége, nem mellesleg a virágok beporzását is meg kell oldani. A gabona esetében légkeringetést használnak, de itt nincs mit tenni, kézzel kell porozni.

Taco szárított húsból és az űrben frissen termesztett chiliből.

12, majd 7 paprikát szüreteltek, melyek közül párat visszaküldtek a Földre. A maradékkal a chilis tacójukat ízesítették. Egyébként ebből a tesztből is látszott, hogy a baktériumok ellen a különös környezetben nincsenek kellően felvértezve a növények. Van tehát hova fejlődnie az űrbéli mezőgazdaságnak, de az biztos, hogy nagy örömöt okozott a friss étel a tudósoknak.

Forrás:
www.nasa.gov/content/growing-plants-in-space
www.nasa.gov/content/plant-habitat-04
www.nasa.gov/image-feature/it-looks-like-spring-aboard-the-space-station
www.nasa.gov/feature/nasa-s-second-pepper-harvest-sets-record-on-space-station

Fotók: nasa.gov

search icon