Agricultura na ISS
Os astronautas passam meses na ISS e a sua dieta habitual é pobre em frutas, vegetais e
Em abril de 2014, o navio de carga Dragon SpaceXentregou a planta verde Veggie à Estação Espacial Internacional e, em março, os astronautas começaram a testar a plantação orbital. A instalação controla a ingestão de luz e nutrientes. Em agosto de 2015, o menu dos astronautas incluía verduras frescas cultivadas na microgravidade.
Verdes da ISS
No segmento russo do Espaço Internacionala estação opera uma estufa "Lada" para o experimento "Plantas-2". No final de 2016 ou início de 2017, a versão Lada-2 aparecerá a bordo. O Instituto de Problemas Médicos e Biológicos da Academia Russa de Ciências está trabalhando nesses projetos.
Mas todos esses experimentos não foram isentos de dificuldades que nós, na Terra, não enfrentamos durante a jardinagem:
- Microgravidade. Em órbita baixa da Terra e em potencialNos planetas colônias, a gravidade é menor do que estamos acostumados. A gravidade fraca afeta muitas características do desenvolvimento dos organismos, e as plantas não são exceção. Em experiências em que as mesmas culturas foram plantadas na Terra e na ISS, algumas espécies em órbita perderam visivelmente o sabor e o valor nutricional.
- Violação de troca de temperatura... Esse problema ocorre se o espaço fechado for mal ventilado. Ao mesmo tempo, substâncias orgânicas voláteis se acumulam ao redor da planta, o que pode retardar seu crescimento.
- Radiação. As observações mostram que a radiação constante pode causar danos e mutações no DNA, além de afetar o nível de expressão gênica
Métodos atípicos de cultivo de vegetais e verduras no espaço
- Hidroponia
Canteiros, solo e argila pesam muito, então os cientistasEles procuravam maneiras de excluí-lo do processo de cultivo. Portanto, os pesquisadores estão cada vez mais buscando métodos de cultivo de verduras e vegetais em água - hidroponia e aeroponia.
Você pode manter as raízes na água constantemente ou usar a técnica de vazante e fluxo, e também usar uma variedade de substratos que retêm a quantidade certa de líquido.
- Aeropônica
Aqui, as raízes das plantas não estão na água, mas no ar são instalados pulverizadores próximos, que de vez em quando envolvem as raízes com uma leve névoa de pequenas gotas de uma solução nutritiva.
É assim que as plantas recebem nutrição e suficientequantidade de oxigênio - o risco de sufocar a cultura com uma camada de água é muito menor do que no caso da hidroponia clássica. O risco de doenças das plantas também é reduzido, pois os microrganismos perigosos freqüentemente se instalam na água ou em substratos úmidos.
- Antropônica
Nesse caso, a água e os fertilizantes para as instalações hidropônicas são retirados dos dejetos da tripulação.
Por exemplo, a urina de astronautas pode se tornar a basefertilizantes de nitrogênio, um experimento como esse já foi realizado na Terra por cientistas italianos. Mas, na realidade, não é tão fácil mudar para essa tecnologia. Os excrementos dos astronautas podem conter, por exemplo, um excesso de certos metais.
Ossos cósmicos: um fragmento de esqueleto foi cultivado na ISS
Em novembro de 2019, cientistas russos pela primeira vezcresceram fragmentos de estrutura óssea em condições de gravidade zero. Durante os experimentos na ISS, amostras de tecido foram feitas de cerâmica de fosfato de cálcio, que foi povoada com células vivas.
No momento, eles estão sendo estudados de forma abrangente na Terra. No futuro, a tecnologia permitirá a criação de implantes ósseos para transplante para astronautas em expedições interplanetárias de longa distância.
- Por que você pode precisar de fragmentos esqueléticos no espaço
A ideia parece lógica, mas até agorafuturista - para fornecer atendimento médico especializado. Segundo especialistas, é necessário criar novos meios de medicina espacial, inclusive para a formação de tecidos corporais em condições de ausência de peso. No futuro, eles poderão ser transplantados para astronautas caso fiquem doentes ou feridos.
- De quais fragmentos de esqueleto cresceram
O estudo utilizou materiais biocompatíveis à base de cerâmica de fosfato de cálcio: sua composição é quase idêntica à do componente inorgânico do osso real.
As propriedades únicas do empreendimento são alcançadas emo relato da auto-organização do material em temperaturas fisiológicas, observou o diretor do Instituto de Metalurgia e Ciência dos Materiais. A.A. Baikov Academia Russa de Ciências Vladimir Komlev.
- Que tecnologia é usada para crescer ossos
O aparelho opera com a tecnologia de levitação magnética em gravidade zero, na qual o objeto não é criado em camadas, como nas impressoras 3D convencionais, mas de todos os lados ao mesmo tempo - de acordo com o princípio da moldagem de uma bola de neve.
Com este método de produção, os astronautasfoi possível formar um fragmento esferoidal de tecido ósseo a partir de partículas de cerâmica. Depois disso, os fragmentos começaram a interagir uns com os outros, formando ligações químicas estáveis
- Em que estágio estão os pesquisadores?
Atualmente, os cientistas conseguiram resolver o complexo problema de processamento de materiais por meio de tecnologias de biofabricação, que envolvem a criação artificial de objetos biológicos.
No entanto, em comparação com o plástico e os análogos de metal, a cerâmica é uma base mais frágil, cujo uso em alguns casos pode exigir um reforço adicional do implante.
Como será o experimento de cultivo de órgãos na ISS
Pesquisadores do Centro Espacial de ZuriqueA universidade, junto com a Airbus, enviou células-tronco humanas à ISS para cultivar organóides, mini-cópias de órgãos humanos, como parte de um voo de reabastecimento.
O projeto foi denominado “Organelas 3D no espaço”.Foi desenvolvido por pesquisadores da Universidade de Zurique Oliver Ulrich e Cora Thiel, que estudaram como a gravidade afeta as células humanas. A equipe da Airbus Innovations, por sua vez, desenvolveu os equipamentos necessários e fornece acesso à ISS.
- Por que crescer organelas
Organoides são partes permanentes de uma célula que realizamcertas funções. Estudos toxicológicos podem ser realizados em organelas tridimensionais artificiais, o que eliminará experimentos em animais. Além disso, as organelas podem substituir fragmentos de tecido no tratamento de órgãos danificados.
- Por que organelas decidiram crescer em gravidade zero?
Os pesquisadores observam que é impossível fazer crescer organelas tridimensionais na Terra devido à força da gravidade.
Organoides tridimensionais não podem ser cultivados na Terra sem algum tipo de estrutura de suporte. No espaço, onde não há gravidade, esse problema se resolve sozinho.
Cora Thiel, cientista e bióloga
- Como será o experimento de cultivo de órgãos na ISS
Durante a próxima missão, eles serão colocados em órbitacélulas-tronco de tecidos de duas mulheres e dois homens de idades diferentes. Os pesquisadores vão testar a confiabilidade de seu método ao usar células com variabilidade biológica diferente.
- Perspectivas para o cultivo de organelas no espaço
Os cientistas também planejam que no futuro a ISS terá uma oficina para a produção de tecidos humanos que podem ser usados na Terra para fins científicos e na medicina.
A implementação bem-sucedida desta experiência se tornaráum verdadeiro avanço para a medicina. Por um lado, as empresas farmacêuticas poderão realizar estudos de toxicologia diretamente em tecidos humanos, sem a necessidade de experimentos em animais. Além disso, no futuro, organelas cultivadas a partir de células-tronco de pacientes podem ser usadas para transplantes - talvez isso ajude a atender a demanda global por órgãos de doadores.
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