Om du någonsin sett filmen Marsmannen , du är bekant med "växter i rymden". Huvudpersonen i filmen, spelad av Matt Damon, framgångsrikt skördar potatis på Mars för att mata sig när han strandar på planeten.

Långsökt? Inte alls.

Här vid University of Guelph i vår forskningsanläggning för kontrollerade miljösystem (CESRF), vi har undersökt växtproduktion med kontrollerad miljö och hur vi bäst får ut det mesta av växter när det gäller mat, syre, sötvatten och koldioxidskurning - med andra ord, mänskligt livsstöd - i årtionden. Sedan mitten av 1990-talet har vi har varit hem för programmet Space and Advanced Life Support Agriculture (SALSA).

Dessa forskningsaktiviteter utgör Kanadas bidrag till rymdutforskningens nischfält som kallas "biologiskt livsstöd" - eller växter i rymden.

Forskning och teknikutveckling inom detta område inkluderar:

1. Biofiltrering av inomhusluft (med markanvändningar för att lindra "sjukt byggnadssyndrom");
2. Desinfektionsmetoder som inte lämnar några giftiga rester;
3. Idealiskt val av kandidatgrödor som matkälla på långsiktiga rymdutforskningsuppdrag;
4. Reducerade tryckstudier för att utveckla lågmassa, uppblåsbara "växthus" för månen och Mars;
5. Miljökontroll "recept" för ljus, CO2, temperatur, fuktighet, näringsämnen och vatten och, självklart, en mängd sensorer för dessa miljövariabler för att underlätta växts tillväxt.

Bland de nyare verktygen i strävan efter högdensitetsproduktion av en rad grödor är ljusemitterande dioder (LED) som en källa till fotosyntetisk energi. I vår forskningsanläggning, vi arbetar med att förfina och perfekta LED -tekniken.

Framväxten av ständigt ökande intensitet och effektivitet hos lysdioder har utökat deras användning utöver bilar och gatubelysning. Vi betraktar nu rutinmässigt lysdioder som kompletterande, eller ens ensamkälla, belysning för växter.

Lysdioder har ett unikt smalt vågband av ljus som representerar en liten del av solspektret. Det finns många exempel på lysdioder som praktiskt taget fyller spektrumet av synligt ljus och bortom för att inkludera ultravioletta band och fjärröda till infraröda komponenter.

Vi vet ganska mycket om hur växter reagerar på olika våglängder, och vissa kombinationer av ljusets våglängder, baserat på forskning med filter och andra mer konventionella lampor som inkluderar högtrycksnatrium, metallhalogenid och lysrör.

Förbättrar mot solen

Dock, Lysdioder ger möjlighet att designa ett spektrum och utvärdera växternas svar på några mycket ovanliga färgkombinationer.

Bland sviten av miljövariabler som optimerar växtproduktionen, det mest kraftfulla för att bestämma hur en växt reagerar på sitt sammanhang är belysning.

Verkligen, med de nya attributen för LED -lampor, vi kan till synes förbättra solen i produktionen av olika växtvaror.

De senaste forskningsresultaten om olika spektrala egenskaper - färger, med andra ord - ge detaljer om specifika svar i vissa växter relaterade till växtens storlek, form och fotosyntetisk effektivitet. Vi kan till och med ändra innehållet i metaboliska föreningar som påverkar färgen, smak och medicinska egenskaper hos en växt.

Dessa medicinska egenskaper har lockat vetenskapliga och industrisamhällen inom den växande fytofarmaceutiska sektorn-läkemedel från växter.

Billig produktion av reproducerbar, högkvalitativa läkemedelsföreningar är huvudfokus för sektorn, och utbudet av varor växer snabbt. De inkluderar cancerläkemedel, vacciner för en rad viruspatogener, antikroppar och, självklart, cannabis eller marijuana. Cannabis har en ny status på grund av förändringar i lagar i Kanada och på andra ställen som reglerar användningen av denna unika växt.

Men dessa tekniker, särskilt LED -lampor födda i Kanadas forskningsgemenskap för rymdutforskning, ta med sig ansvaret för att få det rätt - och faran för att göra det fel är mycket verklig.

Tidiga försök i rekreations -cannabisgemenskapen för ett antal år sedan när lysdioder användes som en fotosyntetisk ljuskälla för att minska energianvändningen i källare och garderober fungerade inte så bra.

Det blev uppenbart för de tidiga pionjärerna som odlade cannabis under lysdioder att något var fel. Den vaga idén om att några röda och blå lampor skulle göra jobbet försvann snabbt, men stigmatiseringen av dessa tidiga misslyckanden förföljer fortfarande förespråkarna för lysdioder i den sektorn idag.

'Förfina recept'

Vi har kommit långt sedan dessa misstag och missuppfattningar om hur man använder lysdioder, men vi har mer arbete att göra.

Forskare vid University of Guelphs CESRF har arbetat med industrisamarbetspartners inom fytofarmaceutisk sektor (Plant Form Corporation), sektorn för medicinsk cannabis (ABcann Medicinals Inc.), LED -sektorn (Intravision Light Systems) och sektorn för kontrollerad miljö (Conviron Ltd.) för att förfina recept för miljökontroll för att odla växter för medicinska ändamål.

Vi arbetar också med att utveckla de bästa förvaltningsmetoderna för att tjäna dessa industrisektorer och den kanadensiska allmänheten - när vi försöker få ut det mesta av den senaste tekniken inom produktion av kontrollerad miljö.

Och med tanke på USA:s president Donald Trumps senaste kommentarer om att skicka amerikanska astronauter tillbaka till månen och Mars, det finns all sannolikhet att vi kommer att få testa vår "växter i rymden" -kompetens inom kort.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.