Efter ett nytt lagförslag från NASA, antogs i mars av den amerikanska kongressen och som godkänner utgifter på 19,5 miljarder dollar för rymdutforskning 2017, bemannade uppdrag till Mars är närmare verkligheten än någonsin tidigare.

När både offentliga och privata företag förbereder sig mot en återgång till månen och de första mänskliga fotspåren på den röda planeten, det finns ett förnyat fokus på att hålla människor vid liv och produktiva i dessa extrema miljöer. Växter, och speciellt växter, kommer att vara en viktig komponent i föreslagna regenerativa livsuppehållande system eftersom de tillhandahåller mat, syre, skrubba koldioxid, och hjälp med vattenåtervinning - allt på ett självregenererande eller "bioregenerativt" sätt. Utan tvekan, växter är ett krav för alla tillräckligt långa (tids- och avståndsmässigt) mänskliga rymdutforskningsuppdrag. Det har gjorts en hel del forskning inom detta område - forskning som inte bara har utvecklat jordbruket i rymden, men har också resulterat i många jordbaserade framsteg (t.ex. LED-belysning för växthus- och vertikala jordbruksapplikationer; nya tekniker för förökning av utsädespotatis, etc.)

En färsk artikel av Dr. Raymond M. Wheeler från NASA Kennedy Space Center, nu tillgänglig i öppen tillgång i tidskriften Öppet jordbruk , ger en informativ och heltäckande redogörelse för de olika internationella historiska och aktuella bidragen till bioregenerativ livsuppehållande och användningen av jordbruk med kontrollerad miljö för utforskning av mänskligt rymd. Täcker alla viktiga utvecklingar av internationella team, det relaterar en del av detta arbete till teknologiöverföring som visar sig vara värdefull här på jorden.

Forskning i området startade på 1950- och 60-talen genom verk av Jack Myers och andra, som studerade alger för syreproduktion och koldioxidavlägsnande för US Air Force och National Aeronautics and Space Administration (NASA). Studier av algproduktion och jordbruk med kontrollerad miljö utfördes också av ryska forskare i Krasnoyarsk, Sibirien med början på 1960-talet inklusive tester med mänskliga besättningar vars luft, vatten, och mycket av deras mat tillhandahölls av vete och andra grödor. NASA initierade sitt program för kontrollerade ekologiska livsstödssystem (CELSS) i början av 1980-talet med tester fokuserade på produktion av vete i kontrollerad miljö, sojaböna, potatis, sallad, och sötpotatis. Resultat från dessa studier banade väg för att genomföra tester i en 20 m2, atmosfäriskt stängd kammare belägen vid Kennedy Space Center.

Ungefär samtidigt, Japanska forskare utvecklade en sluten ekologisk experimentanläggning (CEEF) i Aomori Prefecture för att genomföra slutna systemstudier med växter, människor, djur, och system för återvinning av avfall. CEEF hade 150 m2 växtområde, vilket gav en nästan komplett diet tillsammans med luft- och vattenregenerering för två människor och två getter.

Europeiska rymdorganisationens MELiSSA-projekt startade i slutet av 1980-talet och eftersträvade ekologiska metoder för att tillhandahålla gas, vatten och materialåtervinning för rymdliv, och utökades senare till att omfatta växttester.

Ett kanadensiskt forskarlag vid University of Guelph startade en forskningsanläggning för forskning om rymdgrödor 1994. Bara några år senare, de fortsatte med att utveckla sofistikerade hypobariska växtproduktionskammare i baldakinskala för att testa grödor för rymden, och har sedan dess utökat sina tester för ett brett spektrum av ämnen inom jordbruket med kontrollerad miljö.

Senast, en grupp vid Beihang University i Peking designade, byggde och testade en stängd livsuppehållande anläggning (Lunar Palace 1), som inkluderade en 69-m2 jordbruksmodul för luft, vatten, och livsmedelsproduktion för tre människor.

Som ett resultat av dessa internationella studier inom rymdjordbruk, nya teknologier och rön har tagits fram; detta inkluderar den första användningen av lysdioder för odling av grödor, en av de första demonstrationerna av vertikalt jordbruk, användning av hydroponiska metoder för underjordiska grödor som potatis och sötpotatis, skördar som överträffade rapporterade rekordskördar på fält, förmågan att kvantifiera produktionen av flyktiga organiska föreningar (t.ex. eten) från hela grödor, innovativa metoder för att kontrollera vattentillförseln, tillvägagångssätt för bearbetning och återvinning av avfall tillbaka till växtproduktionssystem, och mer. Temat jordbruk för rymden har bidragit till, och dragit nytta av markbundna, kontrollerad miljöjordbruk och kommer att fortsätta att göra det i framtiden. Det finns fortfarande många tekniska utmaningar, men växter och tillhörande biologiska system kan och kommer att vara en viktig komponent i de system som håller människor vid liv när vi etablerar oss på månen, Mars och bortom.

Tanken på att använda växter för att hålla människor vid liv och produktiva i rymden är inte ny, både i koncept och i vetenskaplig undersökning. Artikeln täcker en stor del av den historiska internationella forskningssatsning som kommer att ligga till grund för många av handelsstudierna och uppdragsdesignplanerna för användning av bioregenerativa livsuppehållande system i rymden.

Enligt Dr. Gary W. Sutter, NASA:s huvudutredare för flera rymdfärdsexperiment utformade för att odla växter i mikrogravitation.

"Dr. Ray Wheeler har skrivit en fängslande och komplett historia om de människor som har engagerat sig i sina karriärer för att möjliggöra koloniseringen av rymden. Utifrån hans djupa förståelse för de utvecklade programmen, personer inblandade, och framsteg som uppnåtts för att lyfta fram prestationer och bidrag från forskare och ingenjörer runt om i världen för att förverkliga visionen om rymdutforskning, han beskriver problemen, utmaningar, resultat och bidrag från programmen, och avslöjar hur de gynnade jorden, samt utrymme. Granskningen understryker att svaren inte kommer att uppnås genom proklamation, men genom samarbete mellan nationer, samarbete mellan människor, och uthålligt engagemang från institutionernas sida. Hans artikel borde vara obligatorisk läsning för alla med ens ett övergående intresse för rymdjordbruket."