نگاهی به تاثیر پرورش گیاه در فضا بر زراعت روی زمین
تاکنون چه گیاهانی در فضا رشد کرده اند؟
به گزارش فیکس سرور، انسان ها همیشه رویای سفر و سکونت در فضا را در سر می پرورانده اند و در این حوزه به پیشرفت های زیادی دست یافته اند اما علیرغم این پیشرفت ها احتیاج به دستیابی آسان و مقرون به صرفه به مواد غذایی در فضا هنوز حس می شود.
به گزارش فیکس سرور به نقل از ایسنا، بشر همیشه با شگفتی به آسمان شب می نگریسته و از آنچه در تاریکی وسیع آن می دیده متعجب بوده است. در سال ۱۶۰۹، گالیله نخستین فردی بود که مشاهدات آسمان را با کمک تلسکوپ خود آغاز و شناخت اسرار این گستره ی ناشناخته را به حقیقت نزدیک تر کرد.
نخستین فضانورد که یک فضانورد روس بود در سال ۱۹۶۱ پا به فضا گذاشت و الان غیر فضانوردان هم برای سرگرمی به لبه جو زمین پرتاب می شوند. طولانی ترین زمانی که یک فضانورد به صورت پیوسته در فضا مانده ۴۳۷ روز است. جامعه فضایی چشم انداز بزرگی برای انسان ها دارد و می خواهد روزی به صورت دائم در فضا و سیارات دیگری مانند مریخ ساکن شود. برای به دست آوردن این هدف جهانی، دانشمندان در تلاشند تا دریابند که چطور می توان زندگی در فضا را بدون احتیاج به ارسال گران قیمت و وقت گیر محموله های متعدد ممکن کرد. دانشمندان در تلاشند تا دریابند که چطور می توان زندگی در فضا را بدون احتیاج به ارسال گران قیمت و وقت گیر محموله های متعدد ممکن کرد.
گیاهان یک چاره امیدوارکننده برای تهیه غذا در فاصله ی هزاران مایل دورتر از زمین عرضه می کنند و آن کشت محصولات زراعی در ایستگاه های فضایی است که نه تنها یک مکمل رژیم غذایی سالم هستند، بلکه به حذف گاز کربن دی اکسید سمی از هوای داخل فضاپیما کمک می کنند و اکسیژنی که برای انسان حیاتی می باشد تولید می کنند. با این تفاسیر نگاهی داشته باشیم به بعضی از چالش های رشد گیاهان در فضا و کاربرد راهکارهای به دست آمده در فضا در روی زمین و در نهایت نگاهی می اندازیم به گیاهان و محصولاتی که تابحال در فضا رشد داده شده اند. اما قبل از آن باید به این سؤال پاسخ داد که:
چه چالش هایی بر سر رشد گیاهان در فضا قرار دارد؟
کشت گیاهان در فضا یک چالش بسیار بزرگ است. جامعه فضایی حالا چندین دهه است که تلاش در انجام این کار دارد. برای درک بعضی از چالش های رشد گیاهان در فضا، ابتدا بعضی از عناصری را که بر رشد و بقای گیاه تأثیر می گذارند، بررسی می نماییم.
جاذبه زمین
روی زمین، گیاهان برای رشد خود جاذبه و نور دریافت می کنند. گرانش ریشه ها را در زمین به سمت پایین می کشد و به سبب دهی ساقه کمک می نماید، در حالیکه نور ساقه ها را به سمت بالا می کشد. بدون گرانش یا نور کافی در فضا، گیاهان درک خوبی از مکان رشد خود ندارند. در گرانش کم، اگر دانه ها به سطح کشت خود چسبیده نباشند، امکان دارد در هوا شناور شوند. بدون گرانش یا نور کافی در فضا، گیاهان درک خوبی از مکان رشد خود ندارند.
مدیریت توزیع آب در فضا هم دشوار است. آب حباب می شود و امکان دارد ریشه های گیاه را غرق کند. یا اگر آب به صورت کامل از ریشه ها دور شود، گیاه نمی تواند فتوسنتز را کامل کند و در نهایت سبب پژمرده شدن و مرگ آنها می شود.
نور
فضا می تواند مکانی بسیار تاریک باشد. گیاهان برای رشد به نور نیاز دارند و بیشتر گیاهان روی زمین به مقدار زیادی نور طبیعی خورشید دسترسی دارند. آنها به سمت آن نور رشد می کنند و از نور خورشید، آب و اکسیژن برای تولید انرژی استفاده می نمایند.
تامین نور در فضا احتیاج به صرف انرژی زیادی دارد که در ایستگاه فضایی با کمبود آن مواجهیم. انواع خاص لامپ ها هم گرمای زیادی تولید می کنند که باید از فضاپیما حذف شود. به این علل، انتخاب نحوه اعمال نور در اتاقک های رشد در فضا یک نکته حائز اهمیت می باشد. چراغ های ویژه ای برای تأمین نور گیاهان بدون استفاده از برق زیاد درحال توسعه هستند.
محدودیت فضای موجود
بخش های محدود فضاپیماها بسیار متفاوت از مزارع کشاورزی بزرگی است که ما اینجا روی زمین داریم. ظروف رشد گیاهان در فضا باید جمع و جور و در عین حال کاربردی باشند.
اتوماسیون و توانایی تنظیم آبیاری، رطوبت، روشنایی، گردش هوا و تحویل مواد مغذی از خصوصیت های ایده آل یک سیستم رشد هستند.
محققان درحال کار بر روی ظروف چند طبقه هستند که فضای کمتری اشغال می کنند اما می توانند انواع سبزیجات و گیاهان مختلف را به صورت همزمان پرورش دهند.
دانشمندان چگونه گیاهان را در فضا پرورش می دهند؟
امکان پرورش گیاهان در فضا تا وقتی که تمام نیازهای آنها برآورده شود، وجود دارد. دانشمندان ظروف ویژه ای ساخته اند که برخی از چالش های مطرح شده در بالا را برطرف می کنند. نخستین جعبه قابل حمل گیاهی به نام «Veggie» در سال ۲۰۱۴ به ایستگاه فضایی بین المللی ارسال شد. امکان پرورش گیاهان در فضا تا وقتی که تمام نیازهای آنها برآورده شود، وجود دارد.
این باغ سبزیجات حدودا به اندازه یک چمدان دستی است و معمولاً شش گیاه را در خود جای می دهد. هر گیاه در یک کیسه بالش مانند که متشکل از محیط رشد و کود است، رشد می کند. بالش ها جهت کمک به توزیع آب، مواد مغذی و هوا در اطراف ریشه ها اهمیت دارند.
فضانوردان ابتدا با پرورش کاهو در سیستم Veggie کار خویش را شروع کردند. آنها چند بار شکست خوردند اما در نهایت نخستین لقمه از کاهوی فضایی را در سال ۲۰۱۵ در دهان گذاشتند. Veggie حالا موفق شده است سه نوع کاهو، کلم چینی، کلم قرمز روسی، خردل میزونا و گل های آهار را در فضا پرورش دهد.
علاوه بر دو جعبه رشد Veggie، ایستگاه فضایی بین المللی نوع دیگری از سیستم رشد گیاه به نام زیستگاه گیاهی پیشرفته(Advanced Plant Habitat) را هم دارد. Advanced Plant Habitat شبیه به Veggie است، اما چندین دوربین و بیشتر از ۱۸۰ سنسور که در تماس تعاملی دائمی با یک گروه از محققان روی زمین هستند، به این سیستم اضافه شده است و ازاین رو دیگر نیازی به مراقبت روزانه توسط خدمه این ایستگاه وجود ندارد.
چراغ های LED زیستگاه گیاهی پیشرفته دارای تنوع رنگی بیشتری نسبت به Veggie است. این سیستم به چراغ های قرمز، سبز و آبی و همینطور سفید و حتی مادون قرمز برای تصویربرداری در شب از گیاهان مجهز است. اواخر سال ۲۰۲۱، فضانوردان با موفقیت از زیستگاه گیاهی پیشرفته برای پرورش فلفل چیلی استفاده کردند. آنها فلفل ها را برداشت کردند و چند فلفل را خوردند و باقی را برای تحلیل و بررسی و ارسال به زمین بسته بندی کردند.
آیا گیاهان فضایی می توانند نکاتی در مورد زراعت روی زمین به ما بیاموزند؟
یادگیری نحوه رشد گیاهان در فضا به دانشمندان نحوه کشت گیاهان در محیط های چالش برانگیز روی زمین را می آموزند. ایستگاه فضایی بین المللی بعنوان یک مکان مهم برای دستیابی به پیشرفت های تحقیقاتی و پیشرفت های فناوری روی زمین عمل می کند.
محققان موسسه زیست فناوری «هادسون آلفا» (HudsonAlpha) بخشی از پروژه ای هستند که به تازگی سلول های پنبه را به ایستگاه فضایی بین المللی فرستاده است.
این پروژه بعنوان برنده ی چالش پایداری پنبه که توسط مرکز پیشرفت علم در فضا برگزار می گردد و توسط شرکت تارگت(Target) حمایت می شود، انتخاب گردید.
این پروژه ژنوم پنبه و نحوه واکنش متفاوت آن در ریزگرانش و گرانش طبیعی را بررسی می کند. دانشمندان مرکز توالی یابی ژنوم هادسون آلفا و لابراتوار دکتر کریس ساسکی(Chris Saski) در دانشگاه کلمسون(Clemson)، نمونه های رشد یافته در زمین و نمونه هایی را که از فضا بازمی گردند، توالی یابی می کنند و به دنبال تفاوت هایی در سطح ژنتیکی می گردند.
امکان بهبود پایداری پنبه بعنوان گونه ای با تنوع خیلی کم از راه روش های پرورش سنتی محدود است. از راه این پروژه، محققان امیدوارند که سرعت تغییر پنبه توسط دانشمندان را بالا برند. این کار امکان آزمایش سریع ژن های در رابطه با صفات مفید و ایجاد تغییرات هدفمند مثبت در خطوط مهم پنبه را برای تولیدکنندگان ایالات متحده و خیلی از صنایعی که به تولید پنبه باکیفیت بالا وابسته هستند، فراهم می آورد.
تاکنون چه گیاهانی در فضا رشد کرده اند؟
رشادی گوش موشی
یکی از گیاهانی که در فضا تابحال کشت شده است یک گیاه گل دار کوچک متعلق به اروپا، آسیا و شمال غربی آفریقا به نام رشادی گوش موشی(Arabidopsis thaliana) است. این گیاه اولین گیاهی است که نقشه ژنی آن توالی یابی شد و اهمیت زیادی در پژوهش های گیاه شناسی، زیست شناسی مولکولی و ژنتیک دارد. رشادی گوش موشی نه تنها در ایستگاه فضایی بین المللی رشد یافته است بلکه دانشمندان موفق به کاشت آن در خاک ماه هم شده اند. محققان دانشگاه فلوریدا این گیاه را در خاک جمع آوری شده توسط ناسا در طول مأموریت های آپولو ۱۱، ۱۲ و ۱۷ پرورش دادند. به آن گیاه آب و مواد مغذی افزودند و آنها را در معرض نور قرار دادند تا نتیجه را مشاهده کنند.
کلم برگ چینی
گیاه دیگری که در فضا کشت شده است کلم برگ چینی است. این گیاه به مدت ۶۴ روز در فضا رشد کرد. مایکل هاپکینز فضانورد ناسا بعد از چیدن این گیاه، آنرا همراه با سس سویا و سیر صرف کرد.
فلفل چیلی
شاید معروف ترین گیاهی که تابحال در فضا رشد کرده فلفل چیلی باشد. این فلفل های قرمز که در سال ۲۰۲۱ طی دوره ای ۱۳۷ روزه در ایستگاه فضایی بین المللی رشد کرده بودند، سوار بر کپسول دراگون Endeavour شرکت فضایی اسپیس ایکس همراه با به انتها رسیدن مأموریت اکسیوم ۱ در ماه آوریل سال ۲۰۲۲ به زمین بازگردانده شدند. این فلفل های چیلی بعنوان بخشی از مطالعه ای معروف به «Plant Habitat-۰۴» پرورش یافتند تا به محققان در یادگیری نحوه ی پرورش این محصول پیچیده در فضا کمک کنند. تاکنون، نتایج نشان داده که فلفل ها با حدود دو هفته تاخیر در ایستگاه فضایی بین المللی رشد یافته اند و انحنای ساقه هایی که به گل ها و میوه ها متصل می شوند اصلا شبیه به آنچه در زمین دیده می شود، نبوده است بلکه این ساقه ها کاملا صاف بوده اند. آزمایش پرورش فلفل یکی از پیچیده ترین آزمایشات رشد محصولات کشاوزی در فضا تا به امروز است چون که دوره رشد این محصول طولانی بوده و قبل از رشد احتیاج به گرده افشانی داشته است. چندی قبل فضانوردان با انجام این آزمایش ناسا که شامل رشد و برداشت فلفل چیلی در فضا بود، دو رکورد جهانی را ثبت کردند. اولین رکورد برای رشد محصولی در فضا که توسط آن تعداد زیادی از فضانوردان در فضا تغذیه شدند و دیگری، رکورد انجام طولانی ترین آزمایشی که تابحال در ایستگاه فضایی بین المللی انجام شده است.
گندم
گندم یکی از نخستین گیاهانی بود که در چنین شرایطی قرار گرفت. بذر این گیاه تنها ۲۳ روز پس از کاشت جوانه زد و تنها ۴۰ سانتی متر طول داشت.
برنج
برنج هم جزو دیگر محصولات زراعی است که در فضا و در ایستگاه فضایی چین رشد کرده است. این اولین باری نیست که برنج با موفقیت در فضا کشت می شود. گروهی از دانش آموزان از اندونزی در سال ۲۰۱۶ هم اثرات رشد برنج را در ریزگرانش در ایستگاه فضایی بین المللی آزمایش کردند.
پیاز و سیر
پیاز و سیر هم این قائده مستثنی نبوده اند و تابحال هر دوی این گیاهان در فضا کشت داده شده اند. فضانورد اولگ آرتمیف پیاز را برای اقامت خود به ایستگاه فضایی برد.
تربچه، خیار و ریحان
اگر به دنبال تهیه یک سالاد خوب در ایستگاه فضایی هستید علاوه بر کلم می توانید از تربچه هم استفاده کنید. این گیاه ارغوانی هم جزو مواردی بوده که در فضا کشت داده شده است. کاهو هم برای تهیه سالاد آماده است و در صورت دلخواه می توانید به این ترکیب خیار هم بیافزایید و حتما کمی جعفری بر بهتر شدن طعم این سالاد فضایی تأثیر دارد و بطور قطع عطر خوش ریحان دارچینی این سالاد را تکمیل می کند. تمام مواردی که ذکر شد در فضا مورد کشت قرار گرفته اند.
سیب زمینی
در سال ۱۹۹۵ بذر سیب زمینی سوار بر شاتل فضایی کلمبیا در لابراتوار ریزگرانش قرار گرفت. دانشمندان سپس بررسی کردند که آیا میتوان این غذای پایدار را در فضا تولید کرد یا خیر.
ترکیب روش های آسیایی و فناوری ناسا به تولید اتاقک های رشد در ایستگاه فضایی بین المللی انجامید. بذر سیب زمینی در داخل اتاقک های تحت کنترل کامپیوتر در ایستگاه فضایی قرار داده شد.
سیب زمینی نخستین گیاهی است که در فضا کاشته شد.
این مرکز دارای فناوری نورپردازی منحصر به فرد، دما و رطوبت و اتوماسیون است. هم اکنون، فضانوردان در ایستگاه فضایی بین المللی با استفاده از اتاقک های رشد گیاهان از تولید سیب زمینی و سبزیجات سبز مانند کاهو قرمز رومی لذت می برند.
گل های تزئینی
اما گیاهان خوراکی تنها مواردی نیستند که در ایستگاه فضایی بین المللی و فضا رشد یافته اند. این فضای خارج از زمین میزبان گل های زیبایی همچون گل لاله و آفتاب گردان هم بوده است.
نیاز انسان به تهیه غذا در فضایی خارج از زمین در عصر پیشرفت موشک ها بشدت احساس می شود. بشر در تلاش است تا بار دیگر بر روی تنها قمر زمین قدم بگذارد و این دفعه سکونت گاه هایی در آن بسازد. سفر به مریخ هم دیگر رویا نیست و تابحال مریخ نورد و کاوشگرهای زیادی موفق به دستیابی به سیاره سرخ شده اند. سفرهای فضایی تجاری رو به افزایش هستند و حضور انسان در سیارات دیگری غیر از زمین قریب الوقوع است. با وجود تمام برنامه های پیش رو در اختیار داشتن یک منبع غذایی مناسب، مقرون به صرفه با دسترسی ساده احساس می شود و همانطور که شاهد بودیم تابحال پیشرفت های قابل توجهی در این مورد به دست آمده است.
منبع: fixserver.ir
این مطلب را می پسندید؟
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب