ناسا تحتاج إلى بستانيين فضائيين، وهذا هو السبب
تحتاج ناسا إلى البستانيين لزراعة خضروات السلطة التي ستغذي رواد الفضاء على القمر والمريخ
النباتات في الفضاء ليست نزوة، بل ضرورة. أثبتت محطة الفضاء الدولية أن الأوراق الصالحة للأكل (وغير الصالحة للأكل) يمكن زراعتها في الجاذبية الصغرى. ومن هنا اكتسبت الفكرة وزنًا علميًا كافيًا لتكون لها ميزانية.
تم إدراج تغذية رواد الفضاء على أنها “خطر أحمر” على خريطة طريق ناسا، وهو أعلى مستوى من الأولوية. القوائم المجففة بالتجميد لبضعة أيام ليست كافية. بالنسبة للرحلات الاستكشافية ذهابًا وإيابًا إلى المريخ، والتي يمكن أن تستمر لسنوات، هناك حاجة إلى أنظمة التجدد الحيوي التي تنتج طعامًا طازجًا، وتعيد تدوير الهواء والماء، وتحافظ على معنويات الفريق، وهو الجانب الذي أبرزته بالفعل الدراسات السابقة حول السلامة النفسية لرواد الفضاء في البيئات القاسية.
كيف تنمو في الفضاء
النمو في الفضاء يعني إعادة كتابة علم النبات. على الأرض، توجه الجاذبية الجذور إلى الأسفل وتنبع إلى الأعلى، وهو سلوك يسمى الانتحاء الجاذبية. في الجاذبية الصغرى أو الجاذبية الجزئية، مثل القمر أو المريخ، لا يوجد نظام أو حفل موسيقي. لا يدور الماء بالتساوي عبر الركيزة، ولا ترتفع الحرارة بنفس الطريقة ويتوقف الهواء عن الحركة بالحمل الحراري. كل هذا يجعل من الصعب على الجذور تلقي العناصر الغذائية وتبديد درجة الحرارة بشكل جيد على الأوراق. لذلك، تتطلب الزراعة الفضائية إعادة تصميم كل شيء بدءًا من محاكاة التربة إلى الإضاءة، ولكن أيضًا اختيار المحاصيل التي تقدم أكثر من مجرد توفير السعرات الحرارية.
يفتح جون “JC” كارفر، مهندس تكامل الحمولة النافعة لعقد دعم العمليات والاختبار التابع لشركة كينيدي، الباب أمام غرفة النمو رقم 1 لوحدة طيران الموئل النباتي المتقدم لإجراء حصاد اختباري لنصف نباتات الأرابيدوبسيس ثاليانا التي تنمو بداخلها. ناسا / ليف هيمبولد
هذا هو المكان الذي يأتي فيه مفهوم أنظمة دعم الحياة الحيوية، BLSS. هذه المحاصيل ليست غذاء فحسب، ولكنها تنتج أيضًا الأكسجين من خلال عملية التمثيل الضوئي، وتساعد في تنقية المياه، وإعادة تدوير النفايات، ويمكنها إنتاج مركبات دوائية أو مواد بناء. يوفر الوجود البسيط للأخضر أيضًا راحة نفسية لأولئك الذين يعملون منعزلين لعدة أشهر، وهو أمر يقدره العديد من أفراد الطاقم بقدر المحصول الجيد.
فريق البستانيين الذي تحتاجه ناسا
يقترح فريق دولي بتنسيق من جامعة ملبورن، داخل مركز P4S، مركز ARC للتميز في النباتات من أجل الفضاء، قياس “استعداد BLSS”. بالإضافة إلى الأداء لكل متر مربع، فإنه يقوم أيضًا بتقييم مدى نجاح المصنع في إعادة تدوير الهواء والماء في ظل ظروف خارج كوكب الأرض وما إذا كان يتحمل الإشعاع أو التغيرات في الجاذبية. تتناسب هذه الفكرة مع استراتيجية أرتميس التابعة لناسا للعودة إلى القمر واستخدامه كنقطة انطلاق إلى المريخ.
سيأتي أول اختبار كبير للنار قريبًا. في نهاية عام 2027، ستأخذ مهمة Artemis III تجربة LEAF (التأثيرات القمرية على النباتات الزراعية) إلى سطح القمر. سوف تنمو ثلاث نباتات سريعة التدوير في غرفة خاضعة للرقابة. وبعد أسبوع، سيتم إرسال حوالي 500 جرام من العينات إلى الأرض لتحليل مدى تأثير انخفاض الجاذبية والإشعاع على الحمض النووي للنباتات ووظائفها. ستقوم الجامعات الأسترالية بدراسة التعبير الجيني لهذه البراعم القمرية. وإذا سارت الأمور على ما يرام، فإن هذه التجارب سوف تحدد أي المحاصيل تصمد بشكل أفضل، وما هي التعديلات التي يجب إدخالها على الدفيئات الزراعية خارج الأرض.
التكنولوجيا تدفع إلى جبهة أخرى. يجمع الباحثون بين “omics” المختلفة، وهي مجموعة التخصصات التي تدرس الجينات والبروتينات والأيضات، مع الذكاء الاصطناعي لإنشاء توائم رقمية للنباتات. تتنبأ هذه النماذج بكيفية نموها في الجاذبية الصغرى، وتحسين الضوء والمواد المغذية، والحقيقة المثيرة للاهتمام، أنها تأخذ البشر أيضًا في الاعتبار. وترصد وكالة ناسا إرهاق القائمة، أي فقدان الشهية بسبب تكرار النكهات. تدمج النماذج القبول الحسي من قبل رواد الفضاء لتجنب ذلك.
يساهم أكثر من 40 عالمًا من 11 دولة وسبع وكالات فضائية بأجزاء من هذا اللغز. إن ما تم تعلمه يساعد في تصميم زراعة فعالة في المناخات القاسية، بدءًا من البيوت الزجاجية الحضرية وحتى الأنظمة المغلقة في المناطق الجافة، وهو أمر يمكن أن يكون مفيدًا جدًا في سيناريو تغير المناخ. إذا أردنا أن نعيش بعيدًا عن الأرض، فسيتعين علينا أن نأخذ معنا كوكبًا صغيرًا وظيفيًا في كل وحدة.
مرجع
توسيع الحدود: تسخير بيولوجيا النبات لاستكشاف الفضاء واستدامة الكواكب
الصورة: يعمل مات رومين من وكالة ناسا في منطقة أبحاث الإنتاج الغذائي الزراعي في مرفق معالجة المحطة الفضائية في مركز كينيدي للفضاء التابع للوكالة في فلوريدا. ناسا / كوري هيوستن