Na een nieuwe NASA-wet, in maart goedgekeurd door het Amerikaanse Congres en dat toestemming geeft voor uitgaven van $ 19,5 miljard voor ruimteverkenning in 2017, bemande missies naar Mars zijn dichter bij de realiteit dan ooit tevoren.

Terwijl zowel publieke als private ondernemingen zich opmaken voor een terugkeer naar de maan en de eerste menselijke voetstappen op de rode planeet, er is een hernieuwde focus op het levend en productief houden van mensen in deze extreme omgevingen. Planten, en in het bijzonder gewassen, zal een belangrijk onderdeel zijn van voorgestelde regeneratieve levensondersteunende systemen omdat ze voedsel leveren, zuurstof, kooldioxide schrobben, en hulp bij waterrecycling - allemaal op een zelfherstellende of 'bioregeneratieve' manier. Zonder twijfel, planten zijn een vereiste voor elke voldoende lange duur (qua tijd en afstand) menselijke verkenningsmissies in de ruimte. Er is veel onderzoek gedaan op dit gebied - onderzoek dat niet alleen de landbouw in de ruimte vooruit heeft geholpen, maar heeft ook geleid tot een groot aantal op aarde gebaseerde vorderingen (bijv. LED-verlichting voor kas- en verticale landbouwtoepassingen; nieuwe vermeerderingstechnieken voor pootaardappelen, enzovoort.)

Een recent artikel van Dr. Raymond M. Wheeler van het NASA Kennedy Space Center, nu open access beschikbaar in het tijdschrift Open landbouw , biedt een informatief en uitgebreid verslag van de verschillende internationale historische en huidige bijdragen aan bioregeneratieve levensondersteuning en het gebruik van landbouw met gecontroleerde omgeving voor verkenning van de menselijke ruimte. Behandelt alle belangrijke ontwikkelingen van internationale teams, het brengt een deel van dit werk in verband met technologieoverdracht die hier op aarde waardevol blijkt te zijn.

Onderzoek in het gebied begon in de jaren '50 en '60 door het werk van Jack Myers en anderen, die algen bestudeerde voor zuurstofproductie en verwijdering van kooldioxide voor de Amerikaanse luchtmacht en de National Aeronautics and Space Administration (NASA). Studies over de productie van algen en gecontroleerde landbouw werden ook uitgevoerd door Russische onderzoekers in Krasnoyarsk, Siberië begon in de jaren zestig, inclusief tests met menselijke bemanningen wiens lucht, water, en veel van hun voedsel werd geleverd door tarwe en andere gewassen. NASA startte zijn Controlled Ecological Life Support Systems (CELSS) -programma in het begin van de jaren tachtig met testen gericht op de productie van tarwe in een gecontroleerde omgeving, soja, aardappel, sla, en zoete aardappel. De bevindingen van deze onderzoeken hebben de weg vrijgemaakt om tests uit te voeren in een 20 m2 grote atmosferisch gesloten kamer in het Kennedy Space Center.

Ongeveer tegelijkertijd, Japanse onderzoekers ontwikkelden een Closed Ecological Experiment Facility (CEEF) in de prefectuur Aomori om studies met gesloten systemen uit te voeren met planten, mensen, dieren, en afvalrecyclingsystemen. CEEF had 150 m2 plantengroeioppervlak, die zorgde voor een bijna volledig dieet samen met lucht- en waterregeneratie voor twee mensen en twee geiten.

Het MELiSSA-project van de Europese ruimtevaartorganisatie begon eind jaren tachtig en streefde naar ecologische benaderingen voor het leveren van gas, water- en materiaalrecycling voor levensondersteuning in de ruimte, en later uitgebreid met het testen van planten.

Een Canadees onderzoeksteam van de Universiteit van Guelph startte in 1994 een onderzoeksfaciliteit voor onderzoek naar ruimtegewassen. Slechts een paar jaar later, ze gingen door met het ontwikkelen van geavanceerde hypobare plantenproductiekamers op luifelschaal voor het testen van gewassen op ruimte, en hebben sindsdien hun testen uitgebreid voor een breed scala aan onderwerpen op het gebied van gecontroleerde omgevingslandbouw.

Meest recent, een groep aan de Beihang University in Beijing ontwierp, een gesloten levensondersteunende faciliteit gebouwd en getest (Lunar Palace 1), waaronder een landbouwmodule van 69 m2 voor lucht, water, en voedselproductie voor drie mensen.

Als resultaat van deze internationale studies in ruimtelandbouw, nieuwe technologieën en bevindingen zijn geproduceerd; dit omvat het eerste gebruik van lichtemitterende diodes voor het verbouwen van gewassen, een van de eerste demonstraties van verticale landbouw, gebruik van hydrocultuur benaderingen voor ondergrondse gewassen zoals aardappel en zoete aardappel, gewasopbrengsten die de gerapporteerde veldopbrengsten overtroffen, het vermogen om de productie van vluchtige organische stoffen te kwantificeren (bijv. ethyleen) van hele gewasopstanden, innovatieve benaderingen voor het regelen van de waterafgifte, benaderingen voor het verwerken en recyclen van afval terug naar gewasproductiesystemen, en meer. Het thema landbouw voor de ruimte heeft bijgedragen aan, en profiteerde van aardse, gecontroleerde milieulandbouw en zal dat ook in de toekomst blijven doen. Er zijn nog tal van technische uitdagingen, maar planten en bijbehorende biologische systemen kunnen en zullen een belangrijk onderdeel zijn van de systemen die mensen in leven houden wanneer we ons op de maan vestigen, Mars en verder.

Het idee om planten te gebruiken om mensen in leven en productief te houden in de ruimte is niet nieuw, zowel in concept als in wetenschappelijk onderzoek. Het artikel behandelt een groot deel van de historische internationale onderzoeksinspanningen die de basis zullen vormen voor veel van de handelsstudies en missieontwerpplannen voor het gebruik van bioregeneratieve levensondersteunende systemen in de ruimte.

Volgens Dr. Gary W. Sutter, NASA's hoofdonderzoeker voor verschillende ruimtevluchtexperimenten ontworpen om planten te laten groeien in microzwaartekracht.

"Dr. Ray Wheeler heeft een boeiende en complete geschiedenis geschreven van de mensen die hun loopbaan hebben ingezet om de kolonisatie van de ruimte mogelijk te maken. Op basis van zijn diepgaande kennis van de ontwikkelde programma's, betrokken mensen, en geboekte vooruitgang om de prestaties en bijdragen van wetenschappers en ingenieurs over de hele wereld te benadrukken om de visie van ruimteverkenning tot wasdom te brengen, hij beschrijft de problemen, uitdagingen, resultaten en bijdragen van de programma's, en onthult hoe ze de aarde ten goede kwamen, evenals ruimte. De recensie onderstreept dat de antwoorden niet zullen worden bereikt door middel van proclamatie, maar door samenwerking tussen naties, samenwerking tussen mensen, en aanhoudende inzet van instellingen. Zijn artikel zou verplichte lectuur moeten zijn voor iedereen met zelfs maar een voorbijgaande interesse in de ruimtelandbouw."