Wat is ruimteteelt?
Ruimtelandbouw verwijst naar de teelt
Landbouw op hemellichamen zoals de maan ofMars heeft veel gemeen met landbouw op een ruimtestation of ruimtekolonie. Maar afhankelijk van de grootte van het hemellichaam kan de complexiteit van de microzwaartekracht die inherent is aan laatstgenoemde ontbreken.
Elke omgeving zal verschillen in beschikbaarheid hebbenhulpbronnen voor het ruimtelandbouwproces: anorganisch materiaal dat nodig is voor plantengroei, bodemmilieu, zonnestraling, relatieve beschikbaarheid van kooldioxide, stikstof en zuurstof, enzovoort. Ruimtelandbouw.
Welke problemen zijn er voor ruimteteelt?
- Microzwaartekracht
In een lage baan om de aarde en potentieelop koloniale planeten is de zwaartekracht minder dan we gewend zijn. Een zwakke zwaartekracht beïnvloedt veel kenmerken van de ontwikkeling van organismen, en planten vormen daarop geen uitzondering. Bij experimenten waarbij dezelfde gewassen op aarde en op het ISS werden geplant, verloren sommige soorten in een baan merkbaar aan smaak en voedingswaarde. In de "ruimte" -embryo's van de raap Brassica rapa was er bijvoorbeeld veel minder zetmeel en eiwit (met 24%).
- Verstoring van warmteoverdracht
Dit probleem doet zich voor als de omsloten ruimte slecht geventileerd wordt. Tegelijkertijd hopen vluchtige organische stoffen zich op rond de plant, wat de groei kan vertragen.
- Straling
Uit waarnemingen blijkt dat er sprake is van constante stralingkan DNA-schade en mutaties veroorzaken, en beïnvloedt ook het niveau van genexpressie. Gezien dit alles is het onmogelijk te voorspellen hoe planten die van de aarde komen in de loop van de tijd zullen veranderen.
- De grond
Onze aardse bodem, die planten doet leven, is dat weleen complex systeem waarin zowel mineralen als organische stoffen even belangrijk zijn. Op Mars is de situatie bijvoorbeeld compleet anders. Het oppervlak van de Rode Planeet is bedekt met regoliet - fijn zand en stof dat ontstaat wanneer rotsen worden vernietigd door wind, temperatuurschommelingen en meteorietinslagen. Dit stof is niet alleen levenloos, het is ook gevaarlijk voor planten: het bevat giftige verbindingen, waaronder perchloraten - zouten van perchloorzuur.
Hoe grond vervangen?
In april 2014 kwam het Dragon SpaceX-vrachtschipleverde de Veggie green plant aan het International Space Station, en in maart begonnen astronauten de orbitale plantage te testen. De installatie regelt de opname van licht en voedingsstoffen. In augustus 2015 bevatte het menu van de astronauten verse groenten die in microzwaartekracht werden gekweekt.
Als Veggie haar heeft bediend, zijn ze van plan haar te vervangende grotere plant is de volautomatische Advanced Plant Habitat (APH) kas. Het zal mogelijk zijn om vele parameters te regelen, waaronder vochtigheid, druk, verlichting, het volume van toegevoerde zuurstof en voedingsstoffen, en zelfs de temperatuur van individuele bladeren te meten.
In het Russische deel van de internationale ruimtehet station exploiteert een kas "Lada" voor het experiment "Plants-2". Eind 2016 of begin 2017 zal de Lada-2-versie aan boord verschijnen. Het Instituut voor Medische en Biologische Problemen van de Russische Academie van Wetenschappen werkt aan deze projecten.
Hoe planten op vreemde grond te laten groeien?
De ruimtetuinbouw is niet beperkt totexperimenten zonder zwaartekracht. Om andere planeten te koloniseren zal de mens landbouw moeten ontwikkelen op een bodem die verschilt van die op aarde, en in een atmosfeer die een andere samenstelling heeft. In 2014 kweekte bioloog Michael Mautner asperges en aardappelen op meteorietgrond. Om grond te verkrijgen die geschikt was voor de teelt, werd de meteoriet tot poeder vermalen.
Empirisch kon hij dat ter plaatse bewijzenvan buitenaardse oorsprong kunnen bacteriën, microscopisch kleine schimmels en planten groeien. Het meeste asteroïde materiaal bevat fosfaten, nitraten en soms water.
- Mars
In het geval van Mars, waar veel zand en stof is,het verpletteren van de rots is niet vereist. Maar er zal een ander probleem ontstaan: de samenstelling van de grond. Er zijn zware metalen in de bodem van Mars, waarvan de verhoogde hoeveelheid in planten gevaarlijk is voor de mens. Wetenschappers uit Nederland hebben Marsgrond gesimuleerd en hebben er sinds 2013 tien gewassen van verschillende plantensoorten op verbouwd.
Als resultaat van het experiment ontdekten wetenschappers dathet gehalte aan zware metalen in erwten, radijs, rogge en tomaten die op gesimuleerde Marsgrond worden geteeld, is niet gevaarlijk voor de mens. Wetenschappers blijven aardappelen en andere gewassen onderzoeken.
Onderzoeker Wager Wamelink inspecteert planten die worden gekweekt in gesimuleerde Marsgrond. Foto: Joep Frissel / AFP / Getty Images
- Maan
In een analoog van maangrond zijn wetenschappers al geslaagdkatoen ontkiemen, maar het grootste probleem is dat geen enkele plant de veranderingen in de maantemperatuur zal overleven. 's Nachts kan de temperatuur op de satelliet bijvoorbeeld dalen tot -170 graden.
Dus dankzij het Chinese apparaat “Chang’e-4”,Voor het eerst was het mogelijk om een plant onder de zwaartekracht van de maan te laten groeien: katoenzaden ontkiemden. Als onderdeel van het experiment gebruikten Chinese wetenschappers een afgesloten bakje met een speciaal voedingsmedium. Naast katoenzaad werden er aardappel-, koolzaad- en Tal's wortelstokzaden in gedaan. Voor het experiment werden ook fruitvlieglarven en gistschimmels gebruikt.
Hoe gaan de planten in de toekomst worden gekweekt?
- Hydrocultuur
Bij deze methode groeien planten in water.Je kunt de wortels constant in water houden of de eb en vloed techniek gebruiken, en ook een verscheidenheid aan substraten gebruiken die de juiste hoeveelheid vloeistof vasthouden.
- Aeroponics
In dit geval staan de plantenwortels niet in het water.of substraat in de lucht. In de buurt zijn sproeiers geïnstalleerd die van tijd tot tijd de wortels omhullen met een lichte waas van kleine druppels voedingsoplossing. Zo krijgen planten zowel voeding als voldoende zuurstof.
- Antroponics
Een bron van water en kunstmest voor hydrocultuurinstallaties worden afval van de bemanning. Astronautenurine kan de basis worden van stikstofhoudende meststoffen, zo'n experiment is al op aarde uitgevoerd door Italiaanse wetenschappers.
Ondanks de vooruitzichten van hydrocultuur, onder wetenschappersEr zijn ook voorstanders van tuinieren op basis van grond van andere planeten. Dergelijke experimenten vinden sinds 2013 plaats in Nederland. Biologen van Wageningen Universiteit telen groenten in kunstmatige grond, die sterk lijkt op de samenstelling van regolieten van het oppervlak van Mars en de Maan.
“Marsbodem” is gemaakt van vulkanisch materiaalas en zand uit Hawaï, en “maan” uit woestijnzand in Arizona. Om de textuur van regoliet na te bootsen, wordt het materiaal bovendien tot stof vermalen. Wetenschappers hebben al meer dan een dozijn gewassen verzameld, waaronder tomaten, erwten, radijs, rogge, groene uien en andere planten in hun voedselmand.
Een ander gewaagd idee is om de Mars te veranderenatmosfeer met behulp van cyanobacteriën (blauwgroene algen). Deze kleine organismen zijn in staat tot fotosynthese: er wordt aangenomen dat zij het waren die een aanzienlijk deel van de zuurstof "inademden" die hebben bijgedragen aan de "zuurstofrevolutie" aan het begin van het proterozoïcum. In 2018 ontdekte een internationaal team van wetenschappers dat cyanobacteriën bij zeer lage lichtniveaus gas kunnen produceren.
Recente prestaties
Een deel van de zaden ontkiemde in het grondlaboratoriumRice, die de maan bezocht als onderdeel van de Chang'e-5-missie. Het Chinese automatische interplanetaire station (AIS) Chang'e-5 werd het eerste Chinese ruimtevaartuig dat de maan bereikte en terugkeerde naar de aarde. De missie werd in november 2020 gelanceerd en de retourcapsule met maanbodemmonsters werd in december op aarde afgeleverd.
Een van de doelstellingen van de missie was om te leidenexperimenten met selectie van landbouwgewassen in de ruimte. In het bijzonder was er aan boord van "Chang'e-5" ongeveer 40 gram rijstzaden, die na de maanmissie naar de aarde werden teruggebracht.
De zaden werden overgebracht naar het onderzoekCentrum van de landbouwuniversiteit van Zuid-China. En sommige van deze zaden zijn met succes ontkiemd. Volgens wetenschappers zullen de resultaten van dit experiment helpen om de invloed van ruimtecondities op landbouwstructuren te onthullen en om rijstvariëteiten met unieke eigenschappen te ontwikkelen.
Lees verder:
Het Argentijnse ministerie van Volksgezondheid heeft gegevens vrijgegeven over bijwerkingen bij degenen die Spoetnik V kregen
Platypus bleek een genetische mix te zijn van zoogdieren, vogels en reptielen
Abortus en wetenschap: wat gebeurt er met de kinderen die zullen bevallen