Spis dine grøntsager, selv i rummet

Frisk mad er så attraktivt for astronauter, at de fejrede det med salat, da de for tre år siden kunne dyrke et par salathoveder på den internationale rumstation. I 2021, forskere håber at kunne dyrke bønner i rummet i højteknologiske plantekasser, der er udviklet ved det norske universitet for videnskab og teknologi (NTNU).

"Astronauter kan lide havearbejde og alt, hvad der minder dem om livet på jorden. De nyder at passe og vande grøntsagerne, og få dem til at spire, siger Silje Wolff, en plantefysiolog ved Center for Interdisciplinær Forskning i Rummet (CIriS), som er en del af NTNU Samfundsforskning. Wolff har netop afsluttet et forsøg, der gik ud på at dyrke salat til dyrkning i rummet. Salaten blev plantet i kunstig jord lavet af lavasten. Målet er, at planterne skal vokse direkte i vand, der er suppleret med plantenæringsstoffer.

"Drømmen for enhver astronaut er at kunne spise frisk mad som jordbær, cherrytomater eller andet, der er virkelig smagfuldt. En skønne dag, det vil helt sikkert være muligt. Vi forestiller os et drivhus med flere varianter af grøntsager, siger Wolff.

De længste ophold på den internationale rumstation har været seks måneder. Folk, der rejser til Mars, skal være forberedt på at blive i rummet i mindst et år. Den Europæiske Rumorganisation planlægger at bygge en månebase i 2030 som et mellemlanding på vej til Mars. NASA planlægger at flyve direkte til planeten med en mållandingsdato på 2030.

"Den måde rumfart fungerer på i dag, det er næsten umuligt at tage alle de ressourcer, du har brug for. Det er derfor, vi er nødt til at udvikle et biologisk system, så astronauter kan producere deres egen mad, og genbruge alle ressourcer, siger Wolff.

Nutidens astronauter spiser kun frysetørret og vakuumpakket mad. "Astronauter kæmper med at have lidt appetit. De taber sig ofte. At tage fat på det psykologiske aspekt ved at spise noget frisk er et af vores mål. Vakuumpakket mad minder dig ikke rigtig om mad. At have noget friskt, der trigger appetitten og det rigtige receptorer i hjernen er vigtige, " siger Wolff.

NTNU og CIRiS samarbejder med italienske og franske forskere i deres søgen efter at dyrke plantebaseret mad til lange rumrejser. CIRiS tester det nye udstyr lavet af NTNUs tekniske værksted – sofistikerede plantekasser, der regulerer alt vandet, næringsstoffer, gas og luft, planterne har brug for. I rummet, alt vand og mad skal genvindes. Det betyder, at plantegødskning skal være så præcis som muligt.

Wolff har udført eksperimenter i klimaregulerede vækstkamre i Holland som et aspekt af denne forskning.

Af alle de næringsstoffer planter kræver, de bruger mest nitrogen. Under hendes eksperimenter, Wolff så på forskellige næringsstofdoser, og hvordan de påvirkede planternes vandoptagelse. "Vi fandt ud af, at planter kan, på en måde, 'lugte' mængden af ​​tilgængelige næringsstoffer. Når nitrogenkoncentrationen er meget lav, planten vil absorbere mere vand, og dermed mere nitrogen, indtil det når et optimalt niveau. Planten har en mekanisme, der tænder, når nitrogenniveauet er tilstrækkeligt. Så justerer den både nitrogen- og vandoptagelsen ned, siger Wolff.

Alt, hvad der kan testes på Jorden, er nu udført. Det næste skridt er at dyrke bønner i rummet for at observere effekten af ​​manglende tyngdekraft på planters evne til at transportere vand og optage næringsstoffer. Simulering af fravær af tyngdekraft kan ikke lade sig gøre på Jorden.

Bønnerne placeres i en centrifuge for at spire og vokse i rumstationen. Centrifugen roteres for at simulere forskellige niveauer af tyngdekraft.

"Kunsten at få noget til at vokse i rummet kan overføres til vores planet, " sagde Wolff. "Det er sådan, vi skaber et setup, der producerer både mikrogravitationsforholdene i rumstationen og den en-g-kraft, der eksisterer på Jorden."

Det vil give hende mulighed for at sammenligne, hvordan de forskellige gravitationsniveauer påvirker planterne i rummet. På jorden, tyngdekraften får varm luft til at stige, mens kold luft synker. I rumstationen, luften er mere stationær, og astronauter har altid lav feber som følge heraf. Planter er også ramt.

"Stationær luft påvirker et lag på undersiden af ​​bladet, hvor stomiporerne er placeret. Når tyngdekraften forsvinder, grænselaget i de spalteformede åbninger bliver tykkere. Dette reducerer fordampningen og får bladtemperaturen til at stige. Vanddampdiffusion til miljøet er en vigtig del af plantereguleringen og kan sammenlignes med sved for at afkøle kroppen hos mennesker og dyr, siger Wolff.

Fødevareproduktion i byer giver mulighed for at producere mere mad på den mest bæredygtige måde. Byer har ikke meget jord til dyrkning, men beboerne kunne plante direkte i vand i indendørs lukkede systemer, hvor alle aspekter af klimaet er reguleret. "Genbrug og præcis gødskning er nøglen til at opnå mere bæredygtig fødevareproduktion. Ved at dyrke planter direkte i vand med opløste næringsstoffer, befrugtning og kunstvanding er meget nemmere at kontrollere, siger Wolff.

"Planterne bliver mindre følsomme over for næringsmangel, fordi rødderne er i direkte kontakt med næringsstofferne. De er altid i stand til at få adgang til nye næringsstoffer gennem vandet, og kan bruge absolut alle de tilgængelige næringsstoffer - i modsætning til jord, der binder næringsstofferne og påvirker deres tilgængelighed til rødderne. Og rødderne rådner ikke, når vandet blandes med lidt ilt, " hun siger.