"Ogrodniczka" z NASA dla PAP: zrezygnowaliśmy z wysyłania w kosmos kapusty pekińskiej

Dłuższe misje kosmiczne wymagają m.in. urozmaicenia diety astronautów. Naukowcy testują więc możliwość uprawiania na orbicie m.in. pszenicy, jęczmienia czy grochu. Świetnie wypada miniaturowy ogórek, za to kapusta pekińska się nie udaje - mówiła PAP "kosmiczna ogrodniczka" z NASA, dr Gioia Massa.

Rozwój systemów upraw w przestrzeni kosmicznej to jedna z najważniejszych kwestii dla długoterminowych misji - uważa dr Gioia Massa, ekspertka w dziedzinie biologii roślin i starsza naukowczyni projektowa NASA. Jej zespół z Centrum Kosmicznego Kennedy’ego (KSC) na Florydzie (USA) pracuje m.in. nad rozwiązaniami, które mają zapewnić astronautom pożywienie.

Naukowczyni zaprosiła PAP do swojego laboratorium w Centrum Przetwarzania Systemów Kosmicznych (z ang. Space Systems Processing Facility, SSPF) w KSC.

"Największym wyzwaniem w warunkach mikrograwitacji jest zapewnienie roślinom wody i składników odżywczych. Woda zachowuje się bardzo dziwnie w stanie nieważkości. A to prowadzi do problemów m.in. z dostarczaniem odpowiedniej jej ilości wody strefy korzeniowej" – zauważa ekspertka.

Naukowcy pracują też nad metodami wentylacji gleby i kontroli temperatury.

To, jak wspomniane czynniki wpływają na rozwój roślin, zespół dr Massy sprawdza tzw. spiżarni obrazowej – hermetycznej komorze, w której na metalowych półkach stoją rośliny w doniczkach. W jednej z komór rośnie obecnie sałata odmiany Waldorf i niektóre jej egzemplarze wyraźnie marnieją. To dlatego, że część roślin jest podlewana niewystarczająco, część za dużo, a tylko niektóre z nich dostają tyle wody, ile potrzebują - opowiada ekspertka NASA. To samo dotyczy składników odżywczych, temperatury i poziomu dwutlenku węgla w glebie.

"Wywołujemy w roślinach różne rodzaje stresu. Kamera monitoruje rośliny w różnym zakresie światła, stosujemy też obrazowanie termiczne. Możemy wykryć zmiany na długo wcześniej niż zobaczy je oko ludzkie. Dzięki temu można szybko zmienić warunki, zanim roślina zginie" – tłumaczy dr Massa.

Opracowywane w jej laboratorium rozwiązania mogą w przyszłości posłużyć do stworzenia robotów, które będą nadzorowały kosmiczne uprawy z niewielkim udziałem astronautów lub autonomicznie.

Naukowcy w laboratorium w KSC zajmują się też wpływem promieniowania kosmicznego na rośliny. Na Ziemi chroni przed nim pole magnetyczne, ale na statkach kosmicznych, Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS), Księżycu albo Marsie brakuje takiej naturalnej tarczy. "To może być problem dla transportowania i długotrwałego przechowywania nasion. Na szczęście nasiona są bardziej odporne niż rosnące już rośliny" – przyznaje dr Massa.

Jak mówiła, na ISS działają obecnie dwa systemy uprawy roślin: "Veggie to system prosty i wydajny energetycznie, ale wymagający znacznego nakładu pracy. Z kolei Advanced Plant Habitat (z ang. zaawansowane środowisko roślinne – przyp. PAP) zużywa znacznie więcej energii, ale wiele czynności związanych z uprawą i kontrolą wykonuje zdalnie zespół naziemny, dzięki czemu astronauci nie są tak obciążeni pracą".

Kierowany przez Gioię Massę zespół projektuje instalację Ohalo III, która ma łączyć zalety obu tych systemów. "Ohalo III będzie poligonem doświadczalnym produkcji roślinnej. Zapewni wewnętrzny recykling wody, a powietrze będzie pobierać ze środowiska stacji kosmicznej. Ma trafić na ISS w 2026 r." – poinformowała biolożka.

Wiele gatunków i odmian, którymi zajmowała się dr Massa, było testowanych m.in. w analogowych habitatach w różnych miejscach na Ziemi. Habitat analogowy to zamknięte środowisko (np. pod kopułą) symulujące warunki panujące na ISS, Księżycu albo Marsie.

Za jeden z najbardziej obiecujących gatunków - który intensywnie rósł w habitacie w niemieckiej Stacji Polarnej Neumayer III na Antarktydzie, a teraz jest uprawiany również w centrum Kennedy’ego - dr Massa uważa miniaturowy ogórek odmiany picowell. Ponieważ ogórki to rośliny pnące, naukowcy zaprojektowali dla nich podpórki, które astronauci będą mogli wydrukować w kosmosie na drukarkach 3D.

"Teraz przygotowujemy się do drugiego testu uprawy ogórków w symulowanym środowisku marsjańskim w Centrum Lotów Kosmicznych im. Lyndona B. Johnsona w Teksasie. Będzie to analogowa misja badawcza dotycząca zdrowia i wydajności załogi (z ang. Crew Health and Performance Exploration Analog, CHAPEA)" – mówiła dr Gioia Massa.

CHAPEA to seria misji NASA, które mają symulować roczny pobyt na Marsie.

Część spiżarni obrazowych w laboratorium dr Massy stoi pusta. Wkrótce zazielenią się tam m.in. zioła, różne odmiany sałaty, gorczyca, buraki, portulaka warzywna i rzodkiewki. Wiele z nich już rosło na ISS, niektóre będą tam wkrótce uprawiane po raz pierwszy.

"Dużo innych roślin uprawnych było już testowanych na ISS przez lata, w tym pszenica, jęczmień, groch. Rosło tam też wiele gatunków modelowych – czyli wykorzystywanych w badaniach genetycznych – takich jak rzodkiewnik (Arabidopsis Heynh.) z kapustowatych, który jest szczurem laboratoryjnym wśród roślin, albo trawiasta kłosownica (Brachypodium). Nie wszystkie rośliny się przyjęły. Najgorzej radziła sobie kapusta pekińska; zrezygnowaliśmy z wysyłania jej w kosmos" – przyznała dr Gioia Massa.

W Centrum Kosmicznym Kennedy’ego toczą się też prace nad metodami sadzenia roślin na ISS. Pojedyncze nasiona mają tam, jak mówiła badaczka, tendencje do "uciekania" z rąk lub nieszczelnych pojemników i szybowania w mikrograwitacji. Dlatego w laboratorium stoją maszyny do szycia. Dr Massa tłumaczy: "Szyjemy poduszki z roślinami warzywnymi. W tkaninie zaszywamy podłoże, nawóz i nasiona – to gotowy pakiet do rozpoczęcia uprawy na ISS".

Do niedawna nasiona przyklejano też do sznurków, które potem trafiały do podłoża. Naukowcy udoskonalili jednak tę metodę. Ekspertka zademonstrowała cienkie paski przeźroczystego, giętkiego plastiku z rozmieszczonymi w regularnych odstępach mniejszymi i większymi kropkami. "To folia polimerowa, w której umieściliśmy nasiona. Można ją włożyć do pojemników z podłożem, a polimer całkowicie się rozpuści, uwalniając nasiona" – wyjaśnia.

Wspomina też, że jednemu z astronautów Ekspedycji 46 - Scottowi Kelly’emu - udało się w 2016 r. (choć nie bez trudu) wyhodować na ISS pierwsze kwiaty, cynie. "Kiedy rośliny zaczęły marnieć, zespół Veggie na Ziemi stworzył +Przewodnik pielęgnacji cynii dla orbitalnego ogrodnika+. Dzięki niemu Kelly je uratował i nawet zrobił z nich bukiet" – opisuje dr Gioia Massa.

Dziś w kosmosie zamiast gleby jest używane specjalne podłoże uwalniające rozpuszczany w wodzie nawóz. NASA planuje jednak zastąpić substraty podłożami nadającymi się do ponownego wykorzystania lub uprawami hydroponicznymi w ogóle bez podłoża.

Badacze próbują też stworzyć nowe rośliny, specjalnie z myślą o uprawie w kosmosie. "Naukowcy finansowani przez NASA opracowali kilka bardziej odpornych gatunków, które będą lepiej rosły na statkach kosmicznych. Inni stworzyli zmodyfikowane genetycznie rośliny, które mogą wytwarzać związki farmaceutyczne przydatne astronautom" – wspomina rozmówczyni PAP.

Według dr Massy zapewnienie astronautom diety wegańskiej, czyli wyłącznie roślinnej, to również pieśń przyszłości. "Wymagałoby to wielkich plonów, a więc przeznaczenia pod uprawy znacznej powierzchni" – zauważa. W innym ośrodku badawczym NASA, Ames Research Center w Kalifornii, toczą się prace m.in. nad produkcją syntetycznego białka zwierzęcego na potrzeby podróży kosmicznych.

Rośliny mogą pełnić w przestrzeni kosmicznej wiele ról. "Badamy właśnie korzystny wpływ roślin na samopoczucie astronautów. Poza tym w procesie fotosyntezy rośliny wychwytują dwutlenek węgla i wytwarzają tlen niezbędny do oddychania, a w kosmosie tlen jest na wagę złota. Mogą również pomagać w oczyszczaniu wody: pobierają zanieczyszczoną wodę, a w postaci pary wodnej wydzielają czystą. Jestem pewna, że odkryjemy jeszcze wiele innych zastosowań roślin" – podsumowała.

Z Przylądka Canaveral Anna Bugajska (PAP)

Nauka w Polsce

abu/ bar/ zan/ amac/