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.

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.

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.

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.

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.

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.

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