دانشمندان چگونه در فضا کشاورزی می‌کنند؟

بیگ بنگ: فضانوردان در فضا معمولا غذایی می‌خورند که از قبل روی زمین آماده شده و به صورت وکیوم به فضا فرستاده شده است. این غذاها با راکت به فضا فرستاده می‌شود. اما برای سفر فضایی طولانی به چه نوع غذایی نیاز است؟ دانشمندان معتقدند که در سفرهای طولانی فضایی باید بتوانند خودشان مواد غذایی را کشت دهند و از آن برای تنفس هوا هم اکسیژن بگیرند.

به گزارش بیگ بنگ، از آغاز فعالیت انسان برای سفر به فضا نیز تغذیه به عنوان یکی از اولین نیازهای بشر، مورد توجه کارشناسان و دانشمندان بوده است. در سال ١٩۶٢، یعنی تنها یک سال پس از نخستین پروازهای فضایی بشر، «سرگئی کورولف»، طراح ناوهای کیهانی شوروی، خطوط اصلی یک برنامه تحقیقاتی گیاه‌شناسی را، برای پرورش گیاهان در فضا ترسیم و مشخص کرد. در زمان آغاز سفرهای فضایی، یکی از نخستین پرسش‌ها این بود که گیاهان در جاذبه اندک چگونه رشد می‌کنند؟ آیا اصلا رشد خواهند کرد؟ چطور؟ چگونه باید آنها را آبیاری کرد؟ چون در این محیط گاز و آب به گونه دیگری جریان دارند و آب مثل روی زمین جاری نیست. یک مشکل دیگر هم وجود دارد: هر جسم زنده‌ای حتی گیاهان باید گرمای زائد را رها و از خود دور کنند. در زمین بر اثر گرما و سرما، هوا حرکت می‌کند و جریان می‌یابد اما واضح است که در ریزگرانش (جاذبه اندک موجود در فضا)، این جریان به وجود نمی‌آید.

همان‌طور که بدن انسان در جاذبه کم نمی‌تواند عملکردی کاملاً طبیعی داشته باشد، گیاهان نیز در این ماموریت‌ها دچار مشکلاتی می‌شدند. شاید دلیل این عملکرد غیرمعمول گیاهان را باید در بیوشیمی سلول‌های آنها جست. گیاهانی که در این سفرها به فضا برده می‌شدند، دچار جهش‌های عجیب ژنتیکی شده، به شکل‌های عجیبی رشد می‌کردند. بعلاوه، بذرها نیز جوانه نمی‌زدند یا رشد خوبی نداشتند. همچنین این گیاهان در تولید بذرهایی مولد برای نسل بعدی ناتوان بودند. به این ترتیب بود که امکان کشت گیاهان در فضا تا سال‌ها در هاله‌ای از ابهام فرورفت.

اما چند سالی است که دانشمندانی از نقاط مختلف دنیا به بررسی شیوه‌های مختلف پرورش گیاهان در فضا می‌پردازند. در یکی از موفق‌ترین این پروژه‌ها، دانشمندان کپسولی ساختند که در آن، دو نسل از یک گیاه توانست بخوبی در ایستگاه فضایی رشد و نمو کند. اولین محصولات غذایی فضایی را کیهان‌نوردان روسی در سال ۲۰۰۳ میلادی در فضا مصرف کردند و در سال ۲۰۱۵ نیز فضانوردان آمریکایی برای اولین بار در فضا، نوعی کاهو به عمل آوردند.

تولید غذا در فضا ساده نیست، اما غیرممکن هم نیست. کشاورزی در فضا به چیزهای زیادی نیاز دارد و این همان کاری است که تیمی در آژانس فضایی اروپا مشغول انجام آن است. گیاه نیاز به شتاب جاذبه‌ای حدود ۰/۱ شتاب جاذبه روی سطح زمین دارد تا بتواند بالا را از پایین تشخیص دهد. گیاهان برای رشد و نمو به خاک نیاز دارند. اکنون می‌توان از خاکی که از زمین به فضا برده می‌شود و نیز فضولات انسانی برای تامین مواد مورد نیاز گیاهان استفاده کرد. اما اگر بشر بخواهد روی مریخ یا هر محیط دیگری بجز زمین اقامت کند، با مشکل دیگری روبه‌رو می‌شود و آن هم لزوم تامین حجم زیادی از خاک و صد البته، هزینه‌های سرسام‌آور ارسال این مقدار خاک از زمین به فضاست. به این ترتیب، یافتن جایگزینی برای خاک ارسالی از زمین، ضروری به نظر می‌رسد.

با اینکه در ماموریت‌های فضاپیمای آپولو، آزمایش‌های متعددی در مورد امکان کاشت گیاهان در خاک سطح ماه به انجام رسید، اما این آزمایش‌ها به اندازه‌ای نبود که مشخص کند آیا می‌توان از این خاک برای تامین مواد غذایی مورد نیاز انسان توسط منابع گیاهی بهره گرفت یا خیر. خاک سطح ماه از جنس سنگ‌های بازالتی و نیز دیگر مواد آتشفشانی است. تاکنون چند تیم پژوهشی به بررسی امکان کاشت گیاهان با استفاده از خاکی مشابه آنچه روی سطح ماه یا مریخ یافت می‌شود پرداخته‌اند. گفتنی است خاک سطح ماه و مریخ شباهت زیادی به خاک مناطق آتشفشانی روی زمین دارد.

برای نمونه، گروهی از دانشمندان هلندی اعلام کردند که توانستند چهار گیاه گندم، گوجه فرنگی، تره و خردل را به مدت ۵۰ روز و بدون هرگونه مواد افزودنی در چنین خاکی پرورش دهند. جالب اینجاست که میزان رشد این گیاهان در این نوع خاک آتشفشانی از میزان رشد آنها در خاک کم‌کیفیت زمینی هم بهتر بود.

سیستم تولید گیاه(که با نام تجهیزات گیاهی نیز شناخته می­ شود) در ایستگاه فضایی برای پرورش گیاهان درون گلخانه‌ای پلاستیکی در جاذبۀ ناچیز می ­باشد. این آزمایش شامل یک چادر پلاستیکی تاشو است که جو قابل کنترلی داشته و به منظور افزایش رشد سبزیجات، با چراغ‌های LED به رنگ قرمز، آبی و سبز مجهز شده است. از آنجایی که خاک با سفر فضایی همخوانی ندارد، بذر گیاهان در “بالشتک”هایی قرار دارند که در نقش خاک، آب را حفظ کرده و محل مورد نیاز برای رشد ریشه گیاهان را فراهم می ­کند. برخی پژوهش‌ها نشان می‌دهد که شرایط غیرعادی جاذبه کم فضا، گیاهان را تحت فشار قرار می دهد، اما گیاهان خودشان را با شرایط وفق می دهند و می توانند برای آینده کشاورزی نجومی سودمند باشند.

ریشه‌های گیاهان معمولأ به طور نزولی درون خاک رشد می کنند و به دنبال آب و مواد مغذی هستند اما در فضا، جوانه‌ها نمی‌دانستند کدام مسیر نزولی است. این امر باعث شد الگوهای تصادفی از رشد ریشه به وجود بیاید که بهتر از این است که دانه اصلأ رشد نکند. اگرچه آنها سعی کردند با محیط سازگاری پیدا کنند، مطالعه ژنتیکی نشان داد که محیط ریزگرانش گیاهان را تحت فشار قرار داد. ژن‌های خاصی که معمولأ تحت شرایط استرس زا مثل گرما، سرما و شوری بیان می شوند در مقادیر بالایی شناسایی شدند. تابش اشعۀ قرمز بر روی دانه‌ها به نظر با اثرات منفی جاذبه اندک مقابله کرد و رشد سلولی گیاهان را ادامه داد. رفتار گیاهان به طور واضح تحت تأثیر قرار گرفته بود، اما نتایج نشان می دهد که ریزگرانش بدترین دشمن محصولات فضایی نیست – افتخار آن به تابش زیاد نیز می‌رسد.

اگر ما انسان‌ها بخواهیم به گونه‌هایی بین سیاره‌ای تبدیل شویم – هدفی که ایلان ماسک زندگی‌اش را برای رسیدن به آن اختصاص داده – باید یاد بگیریم غذا را در فضا تولید کنیم. جاذبه کم، تابش بیش از حد و کمبود آب همگی محصولات فضایی را خراب می کنند، بنابراین ما (و گیاهان) باید یاد بگیریم چگونه این موانع را کنار بزنیم. دانشمندان اعتقاد دارند که برای سفرهای فضایی طولانی هیچ چاره‌ای به غیر از ایجاد چرخه‌های بسته وجود ندارد. شاید غذایی که در فضا رویانده شود نصف نیازهای روزانه فضانوردان را تأمین کند، ضمن اینکه چرخه اکسیژن و بازیافت آب را به میزان زیاد افزایش دهد. شاید این روز درست هنگامی برسد که اولین مأموریت فضایی چند ساله برای سفر به اعماق فضا، آغاز شده باشد.

نویسنده و گرداورنده: سمیر الله‌وردی/ سایت علمی بیگ بنگ

منابع بیشتر: newatlas.com , wageningenur , theguardian.com

seeker.com , futurism.com , newscientist.com , NASA

(10 نفر , میانگین : 4٫40 از 5)
لینک کوتاه مقاله : https://bigbangpage.com/?p=74518

سمیر الله‌وردی

کارشناس عمران، علاقمند به نجوم، کیهان شناسی، فیزیک و تکنولوژی های جدید می باشد و بعنوان نویسنده علمی- نجومی در وب سایت بیگ بنگ فعالیت می کند.

شما ممکن است این را هم بپسندید

۴ پاسخ‌ها

  1. mehdi گفت:

    به نظر من، گیاهان برای تولید مواد مصرفی فضانوردان بیش از اندازه آسیب پذیرند ولی قارچ ها در محیط های سخت، راحت تر از گیاهان رشد می کنند و مشکل کمتری با جاذبه دارند.
    با بهینه کردن قارچ ها و پرورش واریته های مقاوم ، می توان به تولید محصولات مصرفی بهتر و بیشتری دست پیدا کرد .
    با سپاس

    • Endless گفت:

      درست است قارچ ها دارای مواد با ارزشی هستند که می توانند سیستم ایمنی را تقویت کنند
      ولی کالری زیاد ندارند چون بیشتر آن را آب تشکیل داده و همچنین چربی بسیار کمی دارند که نمی تواند نیاز فضانوردان را تأمین کند
      همچنین گیاهان تنوع غذایی بیشتری نسبت بهقارچ ها دارند البته قارچ ها برای رویش در مواقع سخت عالی اند به نظرم رژیم غذایی فضانوردان باید ترکیب این دو باشد

  2. بهمن گفت:

    عالی
    ممنون از مقاله

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *