Astronauten aan boord van het Internationale Ruimtestation (ISS), zwevend op een hoogte van 400 kilometer boven de aarde, veranderen de rond de aarde draaiende habitat in een levend laboratorium. In een omgeving zonder zwaartekracht, grond of direct zonlicht telen ze alles, van sla tot chilipepers, in klimaatgecontroleerde kamers. Dit is geen grillig experiment; het is een hoeksteen van toekomstige duurzame ruimtevaart.

Waarom zou men landbouw op aarde in een baan om de aarde nastreven? Een betrouwbaar, op zichzelf staand voedselsysteem zou kostbare bevoorradingsmissies kunnen terugdringen en de bemanningen voorzien van verse voedingsstoffen en psychologisch comfort. Planten genereren ook zuurstof, recyclen afval en winnen water terug:cruciale levensondersteunende functies in een gesloten habitat.

Het bestuderen van plantengroei in de ruimte vergroot ons begrip van de biologie onder extreme omstandigheden en biedt inzichten die de landbouw op aarde kunnen verbeteren, vooral in gebieden die gevoelig zijn voor droogte of voedselarm zijn. Voor langdurige missies naar Mars of een maanbasis zouden deze experimenten de mogelijkheid kunnen ontsluiten om gezond, smaakvol voedsel te produceren zonder afhankelijk te zijn van de aardse voorraden, waardoor de mensheid van bezoekers naar kolonisten wordt verplaatst.

Planten kweken in de ruimte

Op aarde is het kweken van een plant eenvoudig:zaad, aarde, water en zonlicht. In de ruimte wordt elk van deze elementen een geavanceerde uitdaging. De zwaartekracht is vrijwel afwezig, dus water gedraagt ​​zich als drijvende druppels die zich aan oppervlakken hechten. Te veel of te weinig water geven kan een gewas snel in gevaar brengen. Om dit tegen te gaan, gebruiken astronauten hydrocultuursystemen en ‘plantenkussens’:kleiachtige substraten die vocht en voedingsstoffen vasthouden terwijl ze de wortels verankeren.

Licht is een andere kritische variabele. Het ISS ervaart 16 keer per dag een cyclus van zonsopgang en zonsondergang, zonder dat er direct zonlicht beschikbaar is. Op maat gemaakte LED-arrays bieden de specifieke blauwe en rode golflengten die planten nodig hebben voor fotosynthese, waardoor de groeikamers in een subtiele magenta gloed veranderen. Het Plantaardige Productiesysteem van het ISS, liefkozend Veggie genoemd, en de Advanced Plant Habitat (APH) – een volledig geautomatiseerd, gesloten systeem – stellen onderzoekers in staat tientallen sensoren en camera's in realtime vanaf de aarde te monitoren.

Aanvullend onderzoek vindt plaats in de Biological Research in Canisters (BRIC)-faciliteit, waar astronauten micro-organismen, gisten, algen en mossen in microzwaartekracht bestuderen. Recente upgrades omvatten LED's om de fotosynthetische activiteit in deze organismen waar te nemen.

Waarom het kweken van planten in de ruimte belangrijk is

Naast de nieuwigheid ruimtesla, verrijken verse producten de voeding van astronauten met essentiële vitamines en mineralen en bieden ze een therapeutische, praktische activiteit die het moreel en de geestelijke gezondheid tijdens lange missies verbetert. Het ISS heeft strikte dieetbeperkingen; Het uitbreiden van de verscheidenheid aan beschikbare voedingsmiddelen kan de levenskwaliteit van de bemanning aanzienlijk verbeteren.

Op aarde worden de lessen die zijn geleerd uit de gesloten kringloop en microzwaartekrachtlandbouw al toegepast om veerkrachtige landbouwsystemen te ontwikkelen voor barre omstandigheden, waarmee de voedselonzekerheid te midden van de klimaatverandering wordt aangepakt. De partners van NASA – ESA, JAXA en anderen – investeren op soortgelijke wijze in geavanceerde plantengroeitechnologieën om missies buiten de lage baan om de aarde te ondersteunen.

Uiteindelijk zal het beheersen van de plantenteelt in de ruimte de sleutel zijn tot het in stand houden van het menselijk leven op de maan, Mars en daarbuiten, waardoor toekomstige verkenningen kunnen worden getransformeerd van een reeks bezoeken naar een blijvende aanwezigheid.