Vers voedsel is zo aantrekkelijk voor astronauten dat ze het vierden met salade toen ze drie jaar geleden op het internationale ruimtestation een paar kroppen sla konden telen. in 2021, wetenschappers hopen bonen in de ruimte te telen in hightech plantenbakken die zijn ontwikkeld aan de Norwegian University of Science and Technology (NTNU).

"Astronauten houden van tuinieren en alles wat hen aan het leven op aarde doet denken. Ze genieten van het verzorgen en water geven van de groenten, en ze laten ontkiemen, " zegt Silje Wolff, een plantenfysioloog bij het Centrum voor Interdisciplinair Onderzoek in de Ruimte (CIRiS), dat deel uitmaakt van NTNU Social Research. Wolff heeft zojuist een experiment afgerond met het telen van sla voor de teelt in de ruimte. De sla werd geplant in kunstmatige grond gemaakt van lavasteen. Het doel is dat de planten direct groeien in water dat is aangevuld met plantenvoedingsstoffen.

"De droom van elke astronaut is om vers voedsel te kunnen eten, zoals aardbeien, cherrytomaatjes of iets anders dat echt lekker is. op een dag, dat zal zeker mogelijk zijn. We stellen ons een kas voor met verschillende soorten groenten, ' zegt Wolff.

De langste verblijven in het internationale ruimtestation zijn zes maanden geweest. Mensen die naar Mars reizen, moeten voorbereid zijn om minimaal een jaar in de ruimte te blijven. De European Space Agency is van plan om in 2030 een maanbasis te bouwen als tussenstop op weg naar Mars. NASA is van plan om rechtstreeks naar de planeet te vliegen met een beoogde landingsdatum van 2030.

"De manier waarop ruimtevaart tegenwoordig werkt, het is bijna onmogelijk om alle benodigde middelen mee te nemen. Daarom moeten we een biologisch systeem ontwikkelen zodat astronauten hun eigen voedsel kunnen produceren. en alle grondstoffen recyclen, ' zegt Wolff.

De astronauten van vandaag eten alleen gevriesdroogd en vacuümverpakt voedsel. "Astronauten hebben moeite met het hebben van weinig eetlust. Ze vallen vaak af. Het psychologische aspect van het eten van iets vers is een van onze doelen. Vacuümverpakt voedsel doet niet echt aan eten denken. Iets vers hebben dat de eetlust opwekt en de juiste receptoren in de hersenen is belangrijk, ' zegt Wolff.

NTNU en CIRiS werken samen met Italiaanse en Franse onderzoekers in hun zoektocht naar plantaardig voedsel voor lange ruimtereizen. CIRiS test de nieuwe apparatuur die is gemaakt door de technische werkplaats van NTNU:geavanceerde plantenbakken die al het water regelen, voedingsstoffen, gas en lucht die de planten nodig hebben. In de ruimte, al het water en voedsel moet worden teruggewonnen. Dit betekent dat de plantenbemesting zo nauwkeurig mogelijk moet zijn.

Als onderdeel van dit onderzoek heeft Wolff experimenten uitgevoerd in klimaatgereguleerde groeikamers in Nederland.

Van alle voedingsstoffen die planten nodig hebben, zij gebruiken het meest stikstof. Tijdens haar experimenten, Wolff keek naar verschillende doseringen van voedingsstoffen en hoe deze de wateropname van de planten beïnvloedden. "We ontdekten dat planten kunnen, op een manier, 'ruiken' de hoeveelheid voedingsstoffen die voor hen beschikbaar zijn. Wanneer de stikstofconcentratie erg laag is, de plant zal meer water opnemen, en dus meer stikstof, totdat het een optimaal niveau heeft bereikt. De plant heeft een mechanisme dat in werking treedt wanneer het stikstofgehalte voldoende is. Dan past het zowel de stikstof- als de wateropname naar beneden aan, ' zegt Wolff.

Alles wat op aarde getest kan worden, is nu uitgevoerd. De volgende stap is om bonen in de ruimte te laten groeien om het effect van geen zwaartekracht op het vermogen van planten om water te transporteren en voedingsstoffen te absorberen te observeren. Het simuleren van de afwezigheid van zwaartekracht kan niet op aarde.

De bonen worden in een centrifuge geplaatst om te ontkiemen en te groeien in het ruimtestation. De centrifuge wordt gedraaid om verschillende niveaus van zwaartekracht te simuleren.

"De kunst om iets in de ruimte te laten groeien, kan worden overgedragen op onze planeet, Wolff zei. "Dit is hoe we een opstelling creëren die zowel de microzwaartekrachtcondities in het ruimtestation produceert als de één-g-kracht die op aarde bestaat."

Zo kan ze vergelijken hoe de verschillende zwaartekrachtniveaus de planten in de ruimte beïnvloeden. Op aarde, zwaartekracht zorgt ervoor dat warme lucht stijgt terwijl koude lucht daalt. In het ruimtestation, lucht is meer stationair, en astronauten hebben daardoor altijd lichte koorts. Ook planten worden aangetast.

"Stilstaande lucht tast een laag aan aan de onderkant van het blad waar de stomaporiën zich bevinden. Als de zwaartekracht verdwijnt, de grenslaag in de spleetvormige openingen wordt dikker. Dit vermindert de verdamping en zorgt ervoor dat de bladtemperatuur stijgt. Waterdampdiffusie naar de omgeving is een belangrijk onderdeel van de plantregulatie en kan worden vergeleken met zweten om het lichaam af te koelen bij mens en dier, ' zegt Wolff.

Voedselproductie in steden biedt een kans om op de meest duurzame manier meer voedsel te produceren. Steden hebben niet veel grond om te cultiveren, maar bewoners kunnen direct in het water planten in gesloten systemen binnenshuis waar alle aspecten van het klimaat worden geregeld. "Recycling en nauwkeurige bemesting zijn de sleutel tot een duurzamere voedselproductie. Door planten direct in water met opgeloste voedingsstoffen te kweken, bemesting en irrigatie zijn veel gemakkelijker te controleren, ' zegt Wolff.

"De planten worden minder gevoelig voor voedingstekorten omdat de wortels in direct contact staan ​​met de voedingsstoffen. Via het water hebben ze altijd toegang tot nieuwe voedingsstoffen, en kan absoluut alle beschikbare voedingsstoffen gebruiken - in tegenstelling tot aarde die de voedingsstoffen bindt en hun beschikbaarheid voor de wortels beïnvloedt. En de wortels rotten niet als het water wordt gemengd met een beetje zuurstof, " ze zegt.