NASA handlar om att lösa utmaningar, och målet att ha en långvarig närvaro i rymden, eller en koloni på Mars eller någon annan värld, är full av utmaningar, inklusive nödvändigheten av att odla mat. Forskare vid Kennedy Advanced Life Support Research arbetar på prototypen Lunar/Mars Greenhouse Project för att försöka möta den utmaningen.

Prototype Lunar/Mars Greenhouse Project (PLMGP) handlar om att odla grönsaker för astronauter under längre vistelser på månen, på Mars, eller någonstans som de inte kan återförsörjas från jorden. Förutom att odla mat, Projektet syftar till att förstå hur system för livsmedelsodling också kan vara en del av livsuppehållande system.

Vi arbetar med ett team av forskare, ingenjörer och småföretag vid University of Arizona för att utveckla ett slutet system. Metoden använder växter för att skrubba koldioxid, samtidigt som de ger mat och syre, " sa Dr Ray Wheeler, ledande forskare i Kennedy Advanced Life Support Research.

Själva prototypen är en uppblåsbar, utplacerbart system som forskare kallar ett bioregenerativt livsuppehållande system. När grödor odlas, systemet återvinner, vatten, återvinner avfall, och vitaliserar luften.

Systemet är hydroponiskt, så ingen jord behövs. Vatten som antingen tas med på uppdrag eller samlas in på plats - på månen eller på Mars till exempel - är berikat med näringssalter, och flödar kontinuerligt genom växternas rotsystem. Luften i systemet återvinns också. Astronauter andas ut koldioxid, vilka växter absorberar. Genom fotosyntes, växterna producerar syre till astronauterna.

"Vi härmar vad växterna skulle ha om de var på jorden och använder dessa processer för att stödja livet, " sa Dr Gene Giacomelli, chef för Controlled Environment Agriculture Center vid University of Arizona. "Hela systemet med månens växthus representerar, på ett litet sätt, de biologiska systemen som finns här på jorden."

En viktig del av ett system som detta är att veta vad astronauter måste ta med sig, och vilka resurser de kan hitta på sin destination. Detta inkluderar vilken typ av växter och frön som kommer att behövas, samt hur mycket vatten som kan vara tillgängligt när astronauterna når sin destination. Metoder för att utvinna vatten på Mars eller månen forskas också på och utvecklas.

Även om det nödvändiga vattnet kan hittas på plats på Mars och månen, det betyder knappast att det är lätta ställen att odla mat på. Astronauter måste skyddas mot strålning, och så kommer grödor. Dessa växthuskammare skulle behöva begravas under jorden, vilket innebär att det också krävs specialiserade belysningssystem.

"Vi har varit framgångsrika med att använda elektrisk LED-belysning (light emitting diode) för att odla växter, "Dr. Wheeler sa. "Vi har också testat hybrider som använder både naturlig och artificiell belysning." Solljus kunde fångas med ljuskoncentratorer som spårar solen och sedan förmedlar ljuset till kammaren med hjälp av fiberoptiska buntar.

Dessa system är inte NASA:s första erfarenhet av att odla grödor i rymden. Experiment ombord på den internationella rymdstationen (ISS) har varit en viktig del av forskningen kring växtodling i icke-markbundna miljöer. Veggie Plant Growth System var NASA:s första försök, och astronauter skördade framgångsrikt sallad från det systemet.

Jorden har väletablerade system för att upprätthålla liv, och det här projektet handlar om att ta en del av det till avlägsna destinationer i rymden.

"Jag tycker att det är intressant att tänka på att vi tar med oss ​​våra jordiska följeslagare, ", sa Wheeler. "Även om det kan finnas sätt att konstruera runt det när det gäller stuvning och återförsörjning, det skulle inte vara lika hållbart. Växthusen ger ett mer autonomt tillvägagångssätt för långsiktig utforskning på månen, Mars och bortom."