Η εκτόξευση της αποστολής Artemis 1 της NASA στη Σελήνη τον Νοέμβριο σηματοδότησε ένα ακόμη βήμα στο ταξίδι που μια μέρα θα οδηγήσει ανθρώπους να επισκεφθούν τον πλησιέστερο πλανητικό μας γείτονα, τον Άρη. Μια ανθρώπινη αποστολή θα ακολουθήσει τελικά μετά από πολλά ρομποτικά διαστημόπλοια, το πιο πρόσφατο από τα οποία ήταν η προσγείωση του ρόβερ Perseverance στον κόκκινο πλανήτη τον Φεβρουάριο του 2021. Για τα ανθρώπινα ταξίδια στον Άρη υπάρχουν πολλά τεχνολογικά ζητήματα που πρέπει να λυθούν, μεταξύ των οποίων είναι η προστασία από την ηλιακή ακτινοβολία και η υγεία του πληρώματος, συμπεριλαμβανομένου του καλύτερου τρόπου παροχής θρεπτικών τροφίμων. Το επίκεντρο και η πρόκληση για πολλούς ειδικούς που μελετούν το τελευταίο είναι πώς να αποφύγουν τις λανθάνουσες ελλείψεις που προκαλούνται από τη συνεχή κατανάλωση λυοφιλοποιημένων τροφίμων. Η διαθεσιμότητα φρέσκων τροφίμων θα είναι προφανώς ένα σημαντικό πλεονέκτημα για την υγεία και την ψυχολογία, και για αυτό θα είναι απαραίτητο να αναπτυχθούν και να συγκομιστούν φυτά καθ' οδόν. Σε αυτό το άρθρο, οι συγγραφείς εξετάζουν τα τρέχοντα δεδομένα και την έρευνα σχετικά με τη διατροφή, τα ιατρικά και ψυχολογικά οφέλη και τις πιθανές μεθόδους καλλιέργειας των καλλιεργειών στο βαθύ διάστημα.
Σύμφωνα με τη NASA, πέντε μεγάλοι κίνδυνοι εμφανίζονται κατά τη διάρκεια μεγάλων διαστημικών πτήσεων: διαστημική ακτινοβολία, απομόνωση και περιορισμός, απόσταση από τη Γη, χαμηλή βαρύτητα και το εχθρικό και κλειστό περιβάλλον ενός διαστημικού σκάφους. Τα ζωντανά φυτά και τα φρεσκοκαλλιεργημένα τρόφιμα θα μπορούσαν να παίξουν σημαντικό ρόλο στην υποστήριξη τριών από αυτά: διατροφή, ιατρικές ανάγκες και ψυχολογία του πληρώματος.
Διατροφή
Η διατροφική ισορροπία της τροφής που παρέχεται για διαστημικές αποστολές πρέπει να είναι τέλεια προσαρμοσμένη ώστε ένα πλήρωμα να διατηρεί ένα μακρύ ταξίδι με καλή υγεία
Η διατροφική ισορροπία της τροφής που παρέχεται για διαστημικές αποστολές πρέπει να είναι τέλεια προσαρμοσμένη ώστε ένα πλήρωμα να διατηρεί ένα μακρύ ταξίδι με καλή υγεία. Καθώς οι προμήθειες από τη Γη θα είναι δύσκολοι, ο καθορισμός ακριβώς της σωστής διατροφής και της ακριβούς μορφής της είναι ένας κρίσιμος στόχος.
Η αποφυγή οποιασδήποτε ανεπάρκειας βασικών θρεπτικών συστατικών είναι η πιο προφανής πρόκληση και οι λεπτομερείς διατροφικές ανάγκες έχουν μελετηθεί από τη NASA. Μεγάλο μέρος του τρέχοντος διαστημικού «συστήματος» τροφίμων, ωστόσο, έχει αποδειχθεί ότι είναι ελλιπές. Συγκεκριμένα, η μακρά αποθήκευση των τροφίμων στο περιβάλλον προκαλεί την αποικοδόμηση των βιταμινών Α, Β1, Β6 και C.
Η σωρευτική μέση απώλεια βάρους για τους αστροναύτες είναι 2.4 τοις εκατό ανά 100 ημέρες στη μικροβαρύτητα, ακόμη και με αυστηρά αντίμετρα αντίστασης. Οι αστροναύτες έχουν επίσης αποδειχθεί ότι υποφέρουν από διατροφικές ελλείψεις σε κάλιο, ασβέστιο, βιταμίνη D και βιταμίνη Κ επειδή η τροφή που παρέχεται δεν τους επιτρέπει να ανταποκριθούν στις ημερήσιες απαιτήσεις πρόσληψης.
Τα φυτά περιέχουν φυσικά βιταμίνες και μέταλλα και η άμεση κατανάλωση φρέσκων τροφίμων θα αποφύγει το πρόβλημα αποθήκευσης. Επομένως, η κατανάλωσή τους θα ήταν ένα εξαιρετικό συμπλήρωμα για τα λυοφιλοποιημένα τρόφιμα.
Ο αστροναύτης Σκοτ Κέλι θήλασε τις ετοιμοθάνατες διαστημικές ζίννιες πίσω στην υγεία τους στον ISS. Φωτογράφισε ένα μπουκέτο με τα λουλούδια στον θόλο με φόντο τη Γη και μοιράστηκε τη φωτογραφία στο Instagram του για την Ημέρα του Αγίου Βαλεντίνου το 2016.
Φάρμακο
Εκτός από βιταμίνες και μέταλλα, τα φυτά συνθέτουν πολλούς διαφορετικούς δευτερογενείς μεταβολίτες. Αυτές οι ενώσεις θα μπορούσαν να βοηθήσουν πολύ στην πρόληψη προβλημάτων υγείας. Για παράδειγμα, το φυλλικό οξύ εμπλέκεται στην επισκευή του DNA, αλλά οι απαιτήσεις του ικανοποιούνται μόνο στο 64 τοις εκατό των ημερών πτήσης. Καθώς τα τελομερή, το τέλος των χρωμοσωμάτων, έχει αποδειχθεί ότι μεταβάλλονται σημαντικά κατά τη διάρκεια μεγάλων πτήσεων, η συμπλήρωση σε φολικό οξύ μέσω φρέσκων φυτών θα μπορούσε να βοηθήσει στη μείωση της γενετικής γήρανσης και των περιπτώσεων καρκίνου.
Μεταξύ άλλων παραδειγμάτων, τα πλούσια σε καροτενοειδή λαχανικά θα μπορούσαν να αποτρέψουν την παραμόρφωση των ματιών που προκαλείται από τη μικροβαρύτητα, ενώ μια δίαιτα με αποξηραμένα δαμάσκηνα μπορεί να βοηθήσει στην πρόληψη της οστικής απώλειας που προκαλείται από την ακτινοβολία. Πολλά φυτά περιέχουν αντιοξειδωτικά που μπορούν να βοηθήσουν πολύ στην προστασία του ανθρώπινου DNA από μεταλλάξεις που προκαλούνται από την ακτινοβολία. Ωστόσο, μια φυτική διατροφή δεν είναι επαρκής και πρέπει να αναπτυχθούν άλλες λύσεις για την προστασία των αστροναυτών από την ακτινοβολία.
Ψυχολογία
Εκτός από βιταμίνες και μέταλλα, τα φυτά συνθέτουν πολλούς διαφορετικούς δευτερογενείς μεταβολίτες
Καθώς η απομόνωση και η απόσταση θα επιβαρύνουν σημαντικά την ψυχική υγεία των αστροναυτών, το γεύμα είναι μια από τις πιο σημαντικές στιγμές για να ελαφρύνει τη διάθεση. Η κατανάλωση φαγητού σε κάθε γεύμα προκαλεί κούραση στο μενού και οι αστροναύτες τείνουν να τρώνε λιγότερο με την πάροδο του χρόνου. Η κατανάλωση φρέσκων τροφίμων μπορεί να μειώσει αυτή την κούραση, κυρίως όσον αφορά την παροχή ποικιλίας στη μορφή και την υφή.
Μια άλλη δραστηριότητα ευεργετική για την ψυχική υγεία του πληρώματος είναι η κηπουρική. Η καλλιέργεια φυτών έχει αποδειχθεί ότι έχει τρομερά ευεργετικά αποτελέσματα, καθώς μπορεί να δώσει στους αστροναύτες την αίσθηση ότι ταξιδεύουν με ένα κομμάτι της Γης. Κάποιες μελέτες προσπάθησαν να βρουν τα φυτά με τις πιο ευεργετικές ψυχολογικές επιπτώσεις, καθώς θα μπορούσαν να αποτελέσουν πολύ σημαντικό παράγοντα για την ψυχική υγεία του πληρώματος. Για παράδειγμα, οι φράουλες μπορεί να βελτιώσουν τις θετικές ψυχολογικές αντιδράσεις, όπως το σθένος και την αυτοεκτίμηση, να μειώσουν την κατάθλιψη και το άγχος, ενώ ο κόλιανδρος θα μπορούσε να βελτιώσει την ποιότητα του ύπνου.
Έτσι, η διαστημική καλλιέργεια με βάση τα φυτά είναι ενδιαφέρουσα σε διατροφικό, ψυχολογικό και ιατρικό επίπεδο. Ωστόσο, η έλλειψη χώρου και οι ιδιαίτερες συνθήκες καλλιέργειας περιορίζουν τον αριθμό και την επιλογή των καλλιεργειών.
Η πραγματική επιλογή των καλλιεργούμενων καλλιεργειών θα ποικίλλει, ανάλογα με τα κριτήρια που εξετάζονται και τον τομέα (διατροφή, ψυχολογία και ιατρική) που προτιμάται. Μερικά φυτά με μεγάλη διάρκεια ζωής μπορεί να είναι βολικά, όπως το σιτάρι ή η πατάτα, αλλά έχουν το μειονέκτημα ότι χρειάζονται μαγείρεμα πριν από την κατανάλωση. Ένας άλλος παράγοντας που πρέπει να ληφθεί υπόψη είναι το αναπαραγωγικό σύστημα και ο τρόπος επικονίασης των φυτών, επειδή τα ζώα (όπως τα έντομα) δεν επιτρέπονται στο πλοίο.
Δημιουργήθηκε ένας κατάλογος με πιθανές καλλιέργειες που θα αναπτυχθούν στο διάστημα, μερικές από τις οποίες είχαν ήδη καλλιεργηθεί στο πλοίο. Οι συγγραφείς επέλεξαν διατροφικά και γεωπονικά κριτήρια ως εργαλεία για την επιλογή τους. Έτσι, για τις ψυχολογικές επιπτώσεις, αποδόθηκε τιμή από ένα (min) έως τέσσερα (max) στη γεύση και την εμφάνιση της καλλιέργειας ή του βρώσιμου φυτικού τμήματος.
Πίνακας διαφορετικών καλλιεργειών με τα θρεπτικά, ιατρικά, αγρονομικά και ψυχολογικά χαρακτηριστικά τους κατάλληλοι για μεγάλες αποστολές στο διάστημα.
Καλλιέργεια φυτών σε διαστημόπλοιο
Το διάστημα παρουσιάζει δύο κύριες πηγές στρες για τα φυτά: την κοσμική ακτινοβολία και τη μικροβαρύτητα.
Η ακτινοβολία επηρεάζει αρνητικά την ανάπτυξη των φυτών και αυξάνει τους κινδύνους γενετικών μεταλλάξεων, επομένως η προστασία των φυτών από την ακτινοβολία θα πρέπει να αποτελεί προτεραιότητα. Ενώ η ακτινοβολία μπορεί να περιοριστεί χρησιμοποιώντας ασπίδες μολύβδου και/ή νερού, αυτό αντιπροσωπεύει μια πρόσθετη μάζα που πρέπει να τοποθετηθεί σε τροχιά. Μια καλή λύση, η οποία προήλθε από το Mars Base Camp (2018) της Lockheed Martin, είναι η χρήση αποθήκευσης καυσίμου ως ασπίδα ακτινοβολίας.
Η μικροβαρύτητα, από την άλλη πλευρά, δεν επηρεάζει σημαντικά την ανάπτυξη των φυτών, αν και μπορεί να την επιβραδύνει. Ωστόσο, η απόκριση του φυτού διαφέρει ανάλογα με το είδος, καθώς η μικροβαρύτητα επηρεάζει την έκφραση του γονιδιώματος του φυτού. Ανακαλύφθηκε ότι, στη μικροβαρύτητα, τα φυτά θα εκφράσουν περισσότερα γονίδια που σχετίζονται με το στρες, όπως τα γονίδια θερμικού σοκ, και θα αυξήσουν την παραγωγή τους σε πρωτεΐνες που σχετίζονται με το στρες. Επιπλέον, οι σπόροι έχουν βρεθεί ότι έχουν διαφορετικές συγκεντρώσεις μεταβολιτών και καθυστερημένη βλάστηση.
Η μικροβαρύτητα επηρεάζει και το μικροπεριβάλλον του φυτού, όπως η έλλειψη κίνησης της ατμόσφαιρας, δημιουργώντας μια ασυνήθιστη ατμοσφαιρική σύνθεση και δυσκολία στο πότισμα (με ή χωρίς στήριξη). Δεν υπάρχει μεταφορά αέρα στο διάστημα, επομένως εάν ο σταθμός ανάπτυξης δεν αερίζεται επαρκώς, οποιοδήποτε αέριο που εκπέμπεται από το φυτό θα παραμείνει γύρω από την επιφάνειά του. Έχει αποδειχθεί ότι η συσσώρευση αερίου αιθυλενίου γύρω από τα φύλλα των φυτών οδηγεί σε ανώμαλη ανάπτυξη των φύλλων. Άλλα αέρια, όπως το διοξείδιο του άνθρακα, που υπάρχουν σε υψηλές συγκεντρώσεις σε ένα διαστημόπλοιο, μπορεί να είναι θανατηφόρα για ορισμένα φυτά. Το ίδιο πρόβλημα προκύπτει και για το πότισμα των φυτών, οπότε θα χρειαστεί να αναπτυχθεί μια μέθοδος που να μην πνίγει τις ρίζες.
Η ανταπόκριση του φυτού στο διαστημικό περιβάλλον είναι πιο δύσκολο να αξιολογηθεί. Ορισμένες πτυχές αυτού του περιβάλλοντος, όπως ο περιορισμένος χώρος, μπορούν να κατευθύνουν την επιλογή μας προς τις ποικιλίες νάνων. Ωστόσο, ορισμένες άλλες πτυχές όπως η απόκριση του φυτού στη μικροβαρύτητα ποικίλλουν ανάλογα με το είδος και τις ποικιλίες. Αν και τα πειράματα πρέπει να συνεχιστούν, ένας συγκεκριμένος αριθμός φυτών έχει ήδη δοκιμαστεί και έχει περιγραφεί ως ικανά να αναπτυχθούν στο διάστημα και μπορούμε να τα χρησιμοποιήσουμε ως βάση.
Η ανάπτυξη ενός αυτοσυντηρούμενου θαλάμου φυτών που καλύπτει όλες τις θρεπτικές ανάγκες των αστροναυτών θα μπορούσε να διαρκέσει δεκαετίες, αλλά η χρήση μικρών θαλάμων ως συμπληρωματικών μέτρων θα μπορούσε να βοηθήσει το πλήρωμα με ελλείψεις σε βιταμίνες και θρεπτικά συστατικά (τα οποία μεταβάλλονται στα συσκευασμένα τρόφιμα) και να μειώσει την κόπωση της δίαιτας.
Οι Mark Vande Hei, Shane Kimbrough, Thomas Pesquet, Akihiko Hoshide και Megan McArthur του Space X Crew-02 ποζάρουν με τη συγκομιδή τους από κόκκινες και πράσινες πιπεριές τσίλι στο ISS το 2021 για την έρευνα Plant-Habitat 04.
Βιοαναγεννητικό σύστημα υποστήριξης ζωής
Η κατανάλωση φαγητού σε κάθε γεύμα προκαλεί κούραση στο μενού και οι αστροναύτες τείνουν να τρώνε λιγότερο με την πάροδο του χρόνου
Σε ένα διαστημόπλοιο, ο χώρος είναι περιορισμένος. Ως εκ τούτου, η επιτυχία της αποστολής εξαρτάται από τα αναγεννητικά συστήματα που είναι ενσωματωμένα στα συστήματα υποστήριξης ζωής (LSS) τα οποία μπορούν να ανακυκλώσουν τη χρησιμοποιημένη ύλη σε χρησιμοποιήσιμη ύλη. Το Σύστημα Περιβαλλοντικού Ελέγχου και Υποστήριξης Ζωής (ECLSS) που είναι εγκατεστημένο στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (ISS) παράγει οξυγόνο και νερό ανακυκλώνοντας διοξείδιο του άνθρακα και ούρα. ένα παρόμοιο σύστημα θα χρειαστεί για μεγάλες διαστημικές πτήσεις.
Η ιδέα ενός βιοαναγεννητικού LSS (BLSS) γεννήθηκε τη δεκαετία του 1960 για να συμπεριλάβει την παραγωγή τροφίμων και την ανακύκλωση απορριμμάτων (για παράδειγμα, περιττωμάτων) στο ECLSS. Ένα BLSS με βακτήρια και φύκια θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την ανακύκλωση του αζώτου στα στερεά απόβλητα σε μια χρησιμοποιήσιμη μορφή οργανικού αζώτου που θα μπορούσαν να απορροφήσουν τα φυτά. Ένα πείραμα που ακολουθεί αυτή την αρχή – το Micro Ecological Life Support System Alternative (MELiSSA) – έχει αναπτυχθεί και διεξάγεται από τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Διαστήματος από τη δεκαετία του 1990.
Ωστόσο, καθώς συμπεριλαμβάνουμε ανώτερες εγκαταστάσεις στο BLSS, θα χρειαστεί να μελετήσουμε την ενσωμάτωσή τους με τις άλλες υπάρχουσες τεχνολογίες περιβαλλοντικού ελέγχου, κάτι που αποτελεί μια νέα πρόκληση. Ο προσδιορισμός του κόστους και της βιωσιμότητας αυτών των μικρότερων συστημάτων παραγωγής τροφίμων θα παρέχει κρίσιμες πληροφορίες για την εξέλιξη προς ένα μεγαλύτερο BLSS.
Σχηματικό διάγραμμα του δεύτερου σχεδίου της μονάδας ανάπτυξης φυτού με πορώδες σωλήνα.
Ανάπτυξη θαλάμου ανάπτυξης φυτών
Η χρήση ενός υδροπονικού συστήματος για την καλλιέργεια των καλλιεργειών είναι μια ελκυστική δυνατότητα, καθώς αναπτύσσει φυτά στο νερό αντί να βασίζεται σε ένα σύστημα που μοιάζει με το έδαφος. Το τελευταίο προσθέτει βάρος στο διαστημόπλοιο και τον κίνδυνο σωματιδίων να επιπλέουν γύρω, δύο πτυχές που το καθιστούν μειονεκτική. Το Advanced Plant Habitat (APH) που είναι εγκατεστημένο στο ISS έχει ήδη καλλιεργήσει μια ποικιλία νάνου σίτου χρησιμοποιώντας ένα υδροπονικό σύστημα με ένα πορώδες σύστημα ποτίσματος με σωλήνα ενσωματωμένο σε μια μονάδα ρίζας που περιέχει αρσιλλίτη και ένα λίπασμα βραδείας αποδέσμευσης.
Για να διευκολυνθούν οι κηπευτικές δραστηριότητες του πληρώματος και για να διασφαλιστεί ότι τα φυτά αναπτύσσονται σε ένα βέλτιστο περιβάλλον, ο καλλιεργητικός κύκλος πρέπει να παρακολουθείται πλήρως από έναν υπολογιστή. Ένα τέτοιο σύστημα παρακολούθησης δοκιμάστηκε το 2018 στην Ανταρκτική. Η χρήση ενός εν μέρει αυτοματοποιημένου συστήματος για την καλλιέργεια των καλλιεργειών θα διασφαλίσει ότι το πλήρωμα θα επωφεληθεί από την παρουσία φυτών στο διαστημόπλοιο (με το χειρισμό τους) και θα αποφύγει να γίνει πολύ χρονοβόρο το ζήτημα της γεωργίας. Πράγματι, ο χώρος που απαιτείται για την ανάπτυξη των φυτών δεν έχει ακόμη καθοριστεί με ακρίβεια και αρκετά πειράματα σε περιβάλλοντα που μοιάζουν με το διάστημα (όπως το HI-SEAS) έχουν δείξει ότι αυτή η δραστηριότητα μπορεί να γίνει χρονοβόρα.
Η καλλιέργεια φυτών έχει αποδειχθεί ότι έχει τρομερά ευεργετικά αποτελέσματα, καθώς μπορεί να δώσει στους αστροναύτες την αίσθηση ότι ταξιδεύουν με ένα κομμάτι της Γης
Τέλος, το σύστημα παραγωγής λαχανικών της NASA, ή Veggie, (που εκτοξεύτηκε το 2014), το οποίο παρέχει μια περιοχή ανάπτυξης 0.11 m², είναι ένα εξαιρετικό παράδειγμα μονάδας ανάπτυξης φυτών που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί σε ένα διαστημόπλοιο, καθώς έχει ήδη δοκιμαστεί στο ISS. Όσον αφορά τις απαιτήσεις φωτός, τα LED χρησιμοποιούνται με δύο διαφορετικά μήκη κύματος: κόκκινο (630 nm) και μπλε (455 nm) καθώς τα φυτά αναπτύσσονται πιο αποτελεσματικά κάτω από αυτά τα μήκη κύματος. Ένα πράσινο LED μπορεί επίσης να είναι απαραίτητο για να δώσει στο φυτό το φυσικό του χρώμα, διευκολύνοντας έτσι τον εντοπισμό ασθενειών και υπενθυμίζοντας στο πλήρωμα τη Γη.
Mizuna (ιαπωνικό λάχανο), κόκκινο μαρούλι romaine και Tokyo bekana (κινέζικο λάχανο) που καλλιεργούνται στη μονάδα Veggie στο ISS.
Οι διαστημικές συνθήκες δημιουργούν άγχος τόσο για τους ανθρώπους όσο και για τα φυτά, επομένως ο σχεδιασμός φυτών ικανών να αναπτυχθούν σε διαστημόπλοια και να βοηθήσουν στην ανακούφιση ορισμένων από τις πιέσεις που βιώνουν οι αστροναύτες μελετάται επί του παρόντος.
Τα γονίδια που εμπλέκονται στις αποκρίσεις στρες των φυτών έχουν εντοπιστεί, αλλά για να μειώσουν ή να μετριάσουν αυτές τις επιπτώσεις, οι επιστήμονες πρέπει να τροποποιήσουν την έκφραση των υπαρχόντων γονιδίων ή να προσθέσουν γονίδια προσαρμογής στο χώρο στα γονιδιώματα. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί χρησιμοποιώντας γονιδιακή επεξεργασία και ορισμένα υποψήφια γονίδια έχουν ήδη αναγνωριστεί και μελετηθεί ειδικά. Για παράδειγμα, το ARG1 (Altered Response to Gravity 1), ένα γονίδιο που είναι γνωστό ότι επηρεάζει τις αποκρίσεις βαρύτητας στα φυτά στη Γη, εμπλέκεται στην έκφραση 127 γονιδίων που σχετίζονται με την προσαρμογή των διαστημικών πτήσεων. Τα περισσότερα από τα γονίδια που άλλαξαν στην έκφραση στη διαστημική πτήση βρέθηκαν να εξαρτώνται από το Arg1, υποδηλώνοντας έναν σημαντικό ρόλο για αυτό το γονίδιο στη φυσιολογική προσαρμογή των αδιαφοροποίητων κυττάρων στη διαστημική πτήση. Ο HsfA2 (Heat Shock Factor A2) έχει σημαντική επίδραση στην προσαρμογή των διαστημικών πτήσεων, για παράδειγμα μέσω της βιοσύνθεσης αμύλου. Ο στόχος είναι να βλάψει τα γονίδια που προκαλούν στρες και να προωθήσει ωφέλιμα.
Άλλα γονίδια, που ονομάζονται γονίδια προσαρμογής στο διάστημα, όπως γονίδια που σχετίζονται με την ακτινοβολία, το υπερχλωρικό, τον νανισμό και την ψυχρή θερμοκρασία, είναι δυνητικά άξια μελέτης, καθώς θα βοηθούσαν τα φυτά να αντισταθούν στις σκληρές συνθήκες του διαστήματος. Για παράδειγμα, μικροοργανισμοί προσαρμοσμένοι σε περιβάλλοντα υπεραλατότητας διαθέτουν γονίδια για αντοχή στην υπεριώδη ακτινοβολία και αντοχή στα υπερχλωρικά. Πολλές ποικιλίες νάνων (π.χ. σιταριού) έχουν ήδη καλλιεργηθεί στον ISS και η ντομάτα νάνος «Red Robin» μπορεί να καλλιεργηθεί στο ISS ως μέρος του πειράματος Veg-05 της NASA.
Μπορούμε επίσης να σχεδιάσουμε φυτά για την υγεία των αστροναυτών. Η προώθηση της συσσώρευσης ωφέλιμων ενώσεων, η κατασκευή βρώσιμων φυτών για ολόκληρο το σώμα για τη μείωση των αποβλήτων ή ο σχεδιασμός φυτών για την παραγωγή φαρμάκων ενάντια στις παρενέργειες του διαστήματος στους αστροναύτες είναι πιθανοί τρόποι να γίνουν τα φυτά χρήσιμα για το πλήρωμα.
Μια στρατηγική Whole-Body Edible and Elite Plant (WBEEP) χρησιμοποιήθηκε σε φυτά πατάτας, καθιστώντας τους μίσχους και τα φύλλα της πατάτας βρώσιμα αφαιρώντας τη σολανίνη από αυτά. Για να ανασταλεί η παραγωγή του, είτε τα γονίδια που το παράγουν αποσιωπούνται είτε μεταλλάσσονται με γονιδιακή επεξεργασία. Η δημιουργία αυτής της πατάτας WBEEP έχει πλεονεκτήματα καθώς είναι ένα φυτό που καλλιεργείται εύκολα που είναι καλή πηγή ενέργειας και έχει αποδειχθεί ικανό να αναπτυχθεί σε δύσκολες συνθήκες όπως ο χώρος. Τα φυτά ήταν επίσης ενισχυμένα για να καλύπτουν πλήρως τις ανάγκες του ανθρώπινου σώματος σε θρεπτικά συστατικά.
Η ακτινοβολία επηρεάζει αρνητικά την ανάπτυξη των φυτών και αυξάνει τους κινδύνους γενετικών μεταλλάξεων, επομένως η προστασία των φυτών από την ακτινοβολία θα πρέπει να αποτελεί προτεραιότητα
Ένα από τα κύρια ζητήματα για την υγεία των αστροναυτών στη μικροβαρύτητα είναι η απώλεια οστικής πυκνότητας. Τα οστά μας ισορροπούν συνεχώς μεταξύ ανάπτυξης και απορρόφησης, επιτρέποντας στα οστά να ανταποκρίνονται σε τραυματισμούς ή αλλαγές στην άσκηση. Ο χρόνος στη μικροβαρύτητα διαταράσσει αυτή την ισορροπία, οδηγώντας τα οστά προς την απορρόφηση, έτσι οι αστροναύτες χάνουν οστική μάζα. Αυτό μπορεί να αντιμετωπιστεί με ένα φάρμακο που ονομάζεται παραθυρεοειδική ορμόνη ή PTH, αλλά απαιτεί τακτικές ενέσεις και έχει πολύ μικρή διάρκεια ζωής, κάτι που είναι προβληματικό για μεγάλες διαστημικές πτήσεις. Ως εκ τούτου, κατασκευάστηκε ένα διαγονιδιακό μαρούλι που παράγει PTH.
Ο σχεδιασμός φυτών ικανών να αναπτυχθούν στο διάστημα και να χρησιμοποιηθούν για τους αστροναύτες βρίσκεται ακόμη στο αρχικό στάδιο της έρευνας. Ωστόσο, οι προοπτικές του είναι πολλά υποσχόμενες και μελετώνται από όλες τις μεγάλες διαστημικές υπηρεσίες. Η κατασκευή ενός θαλάμου ανάπτυξης φυτών στο αφιλόξενο περιβάλλον του χώρου απαιτεί ακόμα δουλειά. Μία από τις προκλήσεις θα είναι να προστεθεί το βιοαναγεννητικό μέρος του BLSS στο ήδη υπάρχον LSS. Μια άλλη πρόκληση είναι η ανάγκη για καλύτερη επιλογή των καλλιεργειών που θα καλλιεργούνται επί του σκάφους, ώστε να αντέχουν στις διαστημικές συνθήκες και να προσφέρουν σημαντικές αποδόσεις. Όμως, χάρη στη διάδοση της γνώσης στην εκτροφή φυτών, η γονιδιακή επεξεργασία στις επιλεγμένες καλλιέργειες θα τους επιτρέψει να προσαρμοστούν περαιτέρω στις διαστημικές συνθήκες και να ανταποκρίνονται στις διατροφικές και υγειονομικές ανάγκες ενός πληρώματος.
Μια πηγή: https://room.eu.com