¿Qué es la agricultura espacial?
La agricultura espacial se refiere al cultivo.
Cultivar en cuerpos celestes como la Luna oMarte tiene mucho en común con la agricultura en una estación espacial o colonia espacial. Pero, dependiendo del tamaño del cuerpo celeste, la complejidad de la microgravedad inherente a este último puede estar ausente.
Cada entorno tendrá diferencias en la disponibilidad.Recursos para el proceso de agricultura espacial: material inorgánico necesario para el crecimiento de las plantas, entorno del suelo, insolación, disponibilidad relativa de dióxido de carbono, nitrógeno y oxígeno, etc. Agricultura espacial.
¿Qué problemas tiene la agricultura espacial?
- Microgravedad
En órbita terrestre baja y potencialen los planetas coloniales, la gravedad es menor a la que estamos acostumbrados. La gravedad débil afecta muchas características del desarrollo de los organismos y las plantas no son una excepción. En experimentos en los que se plantaron los mismos cultivos en la Tierra y en la EEI, algunas especies en órbita perdieron notablemente en sabor y valor nutricional. Por ejemplo, en los embriones "espaciales" del nabo Brassica rapa había mucho menos almidón y proteína (en un 24%).
- Interrupción de la transferencia de calor
Este problema ocurre si el espacio cerrado está mal ventilado. Al mismo tiempo, las sustancias orgánicas volátiles se acumulan alrededor de la planta, lo que puede ralentizar su crecimiento.
- Radiación
Las observaciones muestran que la radiación constante.Puede causar daños y mutaciones en el ADN y también afecta el nivel de expresión genética. Teniendo en cuenta todo esto, es imposible predecir cómo cambiarán con el tiempo las plantas traídas de la Tierra.
- La tierra
Nuestro suelo terrenal, que da vida a las plantas, esun sistema complejo donde tanto los minerales como los orgánicos son igualmente importantes. En Marte, por ejemplo, la situación es completamente diferente. La superficie del Planeta Rojo está cubierta de regolito: arena fina y polvo que se forma cuando las rocas son destruidas por el viento, las fluctuaciones de temperatura y los impactos de meteoritos. Este polvo no solo no tiene vida, es peligroso para las plantas: contiene compuestos tóxicos, incluidos los percloratos, sales de ácido perclórico.
¿Cómo reemplazar el suelo?
En abril de 2014, el buque de carga Dragon SpaceXentregó la planta verde Veggie a la Estación Espacial Internacional y, en marzo, los astronautas comenzaron a probar la plantación orbital. La instalación controla la ingesta de luz y nutrientes. En agosto de 2015, el menú de los astronautas incluía verduras frescas cultivadas en microgravedad.
Cuando Veggie le haya servido, planean reemplazarlala planta más grande es el invernadero Advanced Plant Habitat (APH) completamente automático. Será posible regular muchos parámetros, incluida la humedad, la presión, la iluminación, el volumen de oxígeno y nutrientes suministrados, e incluso medir la temperatura de las hojas individuales.
En el segmento ruso del Espacio Internacionalla estación opera un invernadero "Lada" para el experimento "Plantas-2". A finales de 2016 o principios de 2017, la versión Lada-2 aparecerá a bordo. El Instituto de Problemas Médicos y Biológicos de la Academia de Ciencias de Rusia está trabajando en estos proyectos.
¿Cómo cultivar plantas en suelo extranjero?
La horticultura espacial no se limita aExperimentos en gravedad cero. Para colonizar otros planetas, los humanos tendrán que desarrollar la agricultura en un suelo diferente al de la Tierra y en una atmósfera de composición diferente. En 2014, el biólogo Michael Mautner cultivó espárragos y patatas en suelo meteorito. Para obtener un suelo adecuado para el cultivo, el meteorito se molía hasta convertirlo en polvo.
Empíricamente, pudo demostrar que sobre el terrenode origen extraterrestre, pueden crecer bacterias, hongos microscópicos y plantas. La mayor parte del material de asteroides contiene fosfatos, nitratos y, a veces, agua.
- Marte
En el caso de Marte, donde hay mucha arena y polvo,no es necesario triturar la roca. Pero surgirá otro problema: la composición del suelo. Hay metales pesados en el suelo de Marte, cuya mayor cantidad en las plantas es peligrosa para los humanos. Los científicos de Holanda han simulado el suelo marciano y han cultivado diez cultivos de varias especies de plantas en él desde 2013.
Como resultado del experimento, los científicos descubrieron queel contenido de metales pesados en guisantes, rábanos, centeno y tomates cultivados en suelo marciano simulado no es peligroso para los humanos. Los científicos continúan investigando las patatas y otros cultivos.
El investigador Wager Wamelink inspecciona plantas cultivadas en suelo marciano simulado. Foto: Joep Frissel / AFP / Getty Images
- Luna
En un análogo del suelo lunar, los científicos ya lo han logradogerminar algodón, pero el principal problema es que ninguna planta sobrevivirá a los cambios de temperatura lunar. Por ejemplo, por la noche en el satélite la temperatura puede descender hasta -170 grados.
Así, gracias al aparato chino “Chang’e-4”,Por primera vez fue posible cultivar una planta bajo la gravedad lunar: brotaron semillas de algodón. Como parte del experimento, los científicos chinos utilizaron un recipiente sellado con un medio nutritivo especial. Además de semillas de algodón, en él se colocaron semillas de patata, colza y rizoma de Tal. Para el experimento también se utilizaron larvas de mosca de la fruta y hongos de levadura.
¿Cómo se van a cultivar las plantas en el futuro?
- Hidroponia
Con este método, las plantas crecen en el agua.Puede mantener las raíces en agua constantemente o usar la técnica de flujo y reflujo, y también usar una variedad de sustratos que contengan la cantidad correcta de líquido.
- Aeroponía
En este caso, las raíces de las plantas no están en el agua.o sustrato mientras está en el aire. Se instalan rociadores cerca, que de vez en cuando envuelven las raíces con una ligera bruma de pequeñas gotas de solución nutritiva. Así es como las plantas reciben nutrición y suficiente oxígeno.
- Antroponia
Fuente de agua y fertilizante para hidroponía.las instalaciones se convierten en desechos de la tripulación. La orina de los astronautas puede convertirse en la base de los fertilizantes nitrogenados, un experimento de este tipo ya ha sido realizado en la Tierra por científicos italianos.
A pesar de las perspectivas de la hidroponía, entre los científicosTambién hay partidarios de la jardinería basada en suelos de otros planetas. Experimentos de este tipo se llevan a cabo en los Países Bajos desde 2013. Los biólogos de la Universidad de Wageningen cultivan hortalizas en suelo artificial, cuya composición se parece mucho a los regolitos de la superficie de Marte y la Luna.
El suelo “marciano” está hecho de volcánicacenizas y arena de Hawaii y “lunar” de la arena del desierto de Arizona. Para replicar la textura del regolito, el material también se tritura hasta convertirlo en polvo. Los científicos ya han recolectado más de una docena de cultivos, incluidos tomates, guisantes, rábanos, centeno, cebollas verdes y otras plantas en su canasta de alimentos.
Otra idea audaz es cambiar el marcianoatmósfera usando cianobacterias (algas verdeazuladas). Estos pequeños organismos son capaces de realizar la fotosíntesis: se cree que fueron ellos quienes "respiraron" una parte significativa del oxígeno que contribuyó a la "revolución del oxígeno" al comienzo del Proterozoico. En 2018, un equipo internacional de científicos descubrió que las cianobacterias pueden producir gas a niveles de luz muy bajos.
Logros recientes
Algunas de las semillas brotaron en el laboratorio de tierra.Rice, quien visitó la Luna como parte de la misión Chang'e-5. La estación interplanetaria automática (AIS) china Chang'e-5 se convirtió en la primera nave espacial china en llegar a la Luna y regresar a la Tierra. La misión se lanzó en noviembre de 2020 y la cápsula de regreso con muestras de suelo lunar se entregó a la Tierra en diciembre.
Uno de los objetivos de la misión era realizarexperimentos sobre selección de cultivos agrícolas en el espacio. En particular, a bordo del "Chang'e-5" había unos 40 gramos de semillas de arroz, que fueron devueltas a la Tierra después de la misión lunar.
Las semillas fueron transferidas a la investigación.Centro de la Universidad Agrícola del Sur de China. Y algunas de estas semillas han brotado con éxito. Según los científicos, los resultados de este experimento ayudarán a revelar la influencia de las condiciones espaciales en las estructuras agrícolas, así como a desarrollar variedades de arroz con propiedades únicas.
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