نگاهی به تاثیر پرورش گیاه در فضا بر زراعت روی زمین
تاکنون چه گیاهانی در فضا رشد کرده اند؟
سی دی دریا: انسان ها همیشه رویای سفر و سکونت در فضا را در سر می پرورانده اند و دراین زمینه به پیشرفت های زیادی دست یافته اند اما با توجه به این پیشرفت ها نیاز به دستیابی آسان و مقرون به صرفه به مواد غذایی در فضا هنوز حس می شود.
به گزارش سی دی دریا 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 شروع و شناخت اسرار این گستره ی ناشناخته را به واقعیت نزدیک تر کرد.
نخستین فضانورد که یک فضانورد روس بود در سال ۱۹۶۱ پا به فضا گذاشت و الان غیر فضانوردان نیز برای سرگرمی به لبه جو زمین پرتاب می شوند. طولانی ترین زمانی که یک فضانورد بصورت پیوسته در فضا مانده ۴۳۷ روز است. جامعه فضایی چشم انداز بزرگی برای انسان ها دارد و می خواهد روزی بطور دائم در فضا و سیارات دیگری مانند مریخ ساکن شود. برای به دست آوردن این هدف جهانی، دانشمندان در تلاشند تا دریابند که چطور میتوان زندگی در فضا را بدون نیاز به ارسال گرانقیمت و وقت گیر محموله های مختلف ممکن کرد. دانشمندان در تلاشند تا دریابند که چطور میتوان زندگی در فضا را بدون نیاز به ارسال گرانقیمت و وقت گیر محموله های مختلف ممکن کرد.
گیاهان یک راهکار امیدوارکننده برای تهیه غذا در فاصله ی هزاران مایل دورتر از زمین ارائه می کنند و آن کشت محصولات زراعی در ایستگاه های فضایی است که نه فقط 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 حیاتیست تولید می کنند. با این تفاسیر نگاهی داشته باشیم به تعدادی 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 تا حالا در فضا رشد داده شده اند. اما قبل از آن باید به این پرسش 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 اهتمام در انجام این کار دارد. برای درک تعدادی از چالش های رشد گیاهان در فضا، ابتدا تعدادی از عناصری را که بر رشد و بقای گیاه تاثیر 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 جهت دهی ساقه کمک می نماید، در صورتیکه 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، ممکنست در هوا شناور شوند. بدون گرانش یا نور کافی در فضا، گیاهان درک خوبی از مکان رشد خود ندارند.
مدیریت توزیع آب در فضا نیز دشوار است. آب حباب می شود و ممکنست ریشه های گیاه را غرق کند. یا اگر آب بطور کامل از ریشه ها دور شود، گیاه نمی تواند فتوسنتز را کامل کند و در نهایت موجب 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 نیاز به صرف انرژی زیادی دارد که در ایستگاه فضایی با کمبود آن مواجهیم. انواع خاص لامپ ها نیز گرمای زیادی تولید می کنند که باید از فضاپیما حذف شود. به این دلیلهای، انتخاب نحوه اعمال نور در اتاقک های رشد در فضا یک نکته حائز اهمیت می باشد. چراغ های ویژه ای برای تامین 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 خاصیت های ایده آل یک سیستم رشد هستند.
پژوهشگران درحال کار بر روی ظروف چند طبقه هستند که فضای کمتری اشغال می کنند اما می توانند انواع سبزیجات و گیاهان مختلف را بطور همزمان پرورش دهند.
دانشمندان چگونه گیاهان را در فضا پرورش می دهند؟
امکان پرورش گیاهان در فضا تا آن زمان 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 آن زمان که تمام نیازهای آنها برآورده شود، وجود دارد.
این باغ سبزیجات تقریباً به اندازه یک چمدان دستی است و بطور معمول 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 برای مساعدت با توزیع آب، مواد مغذی و هوا در اطراف ریشه ها اهمیت دارند.
فضانوردان ابتدا با پرورش کاهو در سیستم Veggie کار خودرا 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 نیز دارد. Advanced Plant Habitat شبیه به Veggie است، اما چندین دوربین و بیش از ۱۸۰ سنسور که در تماس تعاملی دائمی با یک گروه از پژوهشگران روی زمین هستند، به این سیستم اضافه شده است و بدین سبب 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 همین طور 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 به عنوان یک مکان مهم برای دستیابی به پیشرفت های تحقیقاتی و پیشرفت های فناوری روی زمین عمل می کند.
پژوهشگران موسسه زیست فناوری «هادسون آلفا» (HudsonAlpha) قسمتی از پروژه ای هستند که بتازگی سلول های پنبه را به ایستگاه فضایی بین المللی فرستاده است.
این پروژه به عنوان برنده ی چالش پایداری پنبه که توسط مرکز پیشرفت علم در فضا برگزار می گردد و توسط شرکت تارگت(Target) حمایت می شود، برگزیده شد.
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 بدنبال تفاوت هایی در سطح ژنتیکی می گردند.
امکان بهبود پایداری پنبه به عنوان گونه ای با تنوع خیلی کم بوسیله روش های پرورش سنتی محدود است. بوسیله این پروژه، پژوهشگران 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 تا حالا 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 فقط در ایستگاه فضایی بین المللی رشد یافته است بلکه دانشمندان موفق به کاشت آن در خاک ماه نیز شده اند. پژوهشگران دانشگاه فلوریدا این گیاه را در خاک جمع آوری شده توسط ناسا در طول ماموریت 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 ببینند.
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 تا حالا 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 ماموریت اکسیوم ۱ در ماه آوریل سال ۲۰۲۲ به زمین بازگردانده شدند. این فلفل های چیلی به عنوان قسمتی از مطالعه ای موسوم به «Plant Habitat-۰۴» پرورش یافتند تا به پژوهشگران 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 چونکه دوره رشد این محصول طولانی بوده و قبل از رشد نیاز به گرده افشانی داشته است. مدتی پیش 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 تا حالا 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 نیز جزو دیگر محصولات زراعی است که در فضا و در ایستگاه فضایی چین رشد کرده است. این نخستین باری نیست که برنج با موفقیت در فضا کشت می شود. گروهی از دانش آموزان از اندونزی در سال ۲۰۱۶ نیز اثرات رشد برنج را در ریزگرانش در ایستگاه فضایی بین المللی آزمایش کردند.
پیاز و سیر
پیاز و سیر نیز این قائده مستثنی نبوده اند و تا حالا 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 بدنبال تهیه یک سالاد خوب در ایستگاه فضایی هستید علاوه بر کلم می توانید از تربچه نیز استفاده کنید. این گیاه ارغوانی نیز جزو مواردی بوده که در فضا کشت داده شده است. کاهو نیز 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 تاثیر دارد و اساسا 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 می توان 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 بهره گیری 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 نیز بوده است.
نیاز انسان به تهیه غذا در فضایی خارج از زمین در عصر پیشرفت موشک ها به شدت 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 نیز دیگر رویا نیست و تا حالا 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 سهل احساس می شود و همانطور که شاهد بودیم تا حالا پیشرفت های قابل توجهی در این مورد به دست آمده است.
منبع: cddarya.ir
این مطلب را می پسندید؟
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب