Flytande 250 miles över jorden, astronauter ombord på den internationella rymdstationen (ISS) förvandlar den kretsande livsmiljön till ett levande laboratorium. I en miljö utan gravitation, jord eller direkt solljus odlar de allt från sallad till chilipeppar i klimatkontrollerade kammare. Det här är inte ett nyckfullt experiment – det är en hörnsten i framtida hållbara rymdresor.
Varför utöva jordliknande jordbruk i omloppsbana? Ett pålitligt, fristående livsmedelssystem skulle minska kostsamma återförsörjningsuppdrag och leverera färska näringsämnen och psykologisk komfort till besättningen. Växter genererar också syre, återvinner avfall och återvinner vatten – avgörande livsuppehållande funktioner i en sluten livsmiljö.
Att studera växttillväxt i rymden utökar vår förståelse av biologi under extrema förhållanden, och erbjuder insikter som kan förbättra jordbruket på jorden, särskilt i torkabenägna eller näringsfattiga regioner. För långvariga uppdrag till Mars eller en månbas kan dessa experiment låsa upp möjligheten att producera hälsosam, smakrik mat utan beroende av jordens försörjning, vilket flyttar mänskligheten från besökare till bosättare.
På jorden är det enkelt att odla en växt:frö, jord, vatten och solljus. I rymden blir vart och ett av dessa element en sofistikerad utmaning. Tyngdkraften är nästan frånvarande, så vatten beter sig som flytande droppar som klamrar sig fast vid ytor. Övervattning eller undervattning kan snabbt äventyra en gröda. För att motverka detta använder astronauter hydroponiska system och "växtkuddar" – lerliknande substrat som håller fukt och näringsämnen samtidigt som de förankrar rötter.
Ljus är en annan kritisk variabel. ISS upplever en soluppgångs- och solnedgångscykel 16 gånger om dagen, utan direkt solljus tillgängligt. Anpassade LED-arrayer ger de specifika blå och röda våglängder som växter behöver för att fotosyntetisera, vilket förvandlar tillväxtkamrarna till ett subtilt magenta sken. ISS:s grönsaksproduktionssystem, kärleksfullt kallat Veggie, och Advanced Plant Habitat (APH) – ett helt automatiserat system med sluten slinga – tillåter forskare att övervaka dussintals sensorer och kameror i realtid från jorden.
Ytterligare forskning sker i anläggningen Biological Research in Canisters (BRIC), där astronauter studerar mikroorganismer, jäst, alger och mossor i mikrogravitation. De senaste uppgraderingarna inkluderar lysdioder för att observera fotosyntetisk aktivitet i dessa organismer.
Utöver det nya med rymdsallat, berikar färskvaror astronauternas dieter med viktiga vitaminer och mineraler och erbjuder en terapeutisk, praktisk aktivitet som förbättrar moral och mental hälsa under långa uppdrag. ISS har strikta dietrestriktioner; Att utöka utbudet av livsmedel kan avsevärt förbättra besättningens livskvalitet.
På jorden tillämpas redan lärdomarna från jordbruk med slutna kretsar, mikrogravitation för att utveckla motståndskraftiga jordbrukssystem för tuffa miljöer, för att ta itu med matosäkerhet i klimatförändringarna. NASA:s partners – ESA, JAXA och andra – investerar på liknande sätt i avancerad växtodlingsteknik för att stödja uppdrag bortom låg omloppsbana runt jorden.
I slutändan kommer att bemästra växtodling i rymden vara nyckeln till att upprätthålla mänskligt liv på månen, Mars och bortom, och förvandla framtida utforskning från en serie besök till en bestående närvaro.
