Пряности в космосе: внутри новаторского проекта НАСА по перцу чили в условиях невесомости
Несколько недель назад астронавты на Международной космической станции (МКС) наслаждались особенным пиршеством из тако, включая свежий перец Hatch, выращенный на орбите. Это были не просто развлечения для команды, это были первые цветущие растения, выращенные, собранные и потребленные в космосе, и они представляют собой скачок вперед в сложности растений, выращенных в условиях микрогравитации.
Чтобы узнать, как выращивать вкусные свежие овощи в космосе, мы поговорили с ЛаШелль Спенсер, руководителем научной группы проекта по эксперименту с перцем чили, который курировал проект от выбора и подготовки семян до их упаковки для запуска и удаленного мониторинга растений. как они росли на МКС и наблюдали за первым урожаем.
Уютная растительная среда в космосе
Цель проекта была проста: доказать, что в космосе можно выращивать сложные цветущие культуры, такие как перец чили. Несмотря на то, что выращивать листовую зелень, такую как капуста на МКС, относительно легко, и недавние проекты преуспели в выращивании овощей, таких как редис, а также пшеницы, выращивание чили более сложное, чем эти предыдущие проекты – как потому, что растения требуют тщательного опыления, так и потому, что для этого требуется они могут расти намного дольше (около четырех месяцев) по сравнению с более быстрыми культурами, такими как салат и редис.
Эти культуры были выращены на МКС в специальном контейнере под названием Advanced Planet Habitat, полностью автоматизированной системе, которой исследователи на земле могут управлять удаленно. Фотографии растений в среде обитания делаются каждый день, и исследователи могут управлять многими аспектами окружающей среды, такими как регулировка красного, зеленого и синего светодиодных индикаторов или температуры внутри резервуара для выращивания.
APH – это закрытая среда. По сравнению с тем, когда вы растете в оконной коробке, Спенсер сказал: «У вас есть мать-природа. У вас есть солнце и полный спектр [света] ». В APH доступен только ограниченный спектр света, и растения пропускают ультрафиолетовый свет, из-за которого на нижней стороне листьев перца появляются крошечные опухоли. Это не проблема для выбранного типа перца Hatch, но может быть проблемой для других сортов.
Другой вопрос – оплодотворение. «Мы используем удобрения с замедленным высвобождением», – пояснил Спенсер. «Мы должны были убедиться, что у нас есть правильная смесь питательных веществ, чтобы провести 120-дневный эксперимент. Это смесь кальция, нитрата магния и тому подобного. И когда они ушли, они ушли. Невозможно добавить в систему больше питательных веществ ».
Настройка условий на лету
Хотя у команды Спенсера было устройство, аналогичное APH, в своей лаборатории для испытаний, и они использовали его для моделирования условий, необходимых для растений, все еще было сложно предсказать, в каких условиях чили будут расти в космосе. «Нам пришлось приспосабливаться на лету», – сказала она, что они могли сделать с земли, настроив такие факторы, как уровень освещенности в среде обитания или уровень очистки определенных химических веществ из окружающей среды.
Например, потребности растений в воде на Земле были другими, чем на космической станции, что они заметили, посмотрев на фотографии растений, когда они росли. «Потребность в воде, вероятно, на 10-15% выше, чем то, что мы делали на земле», – объяснил Спенсер, что было связано с тем, как вода отдыхала и перемещалась вокруг APH в условиях микрогравитации.
Растения без гравитации странно растут
Даже несмотря на все эти настройки, все еще были различия в том, как растения росли в условиях микрогравитации. В условиях земной гравитации используемый вид чили растет прямо вверх, а цветы и фрукты свисают вниз. «В условиях микрогравитации растения имели более густую морфологию и росли параллельно носителю науки [лотку, в который были посажены семена]. Цветы открывались прямо вверх, и некоторые плоды тоже открывались, – объяснил Спенсер.
Эта разница в форме растения – не просто любопытство, поскольку она могла повлиять на способ опыления растений. Команда Спенсер обнаружила, что их урожай чили опыляется медленнее на орбите, чем на земле, и она думает, что это могло быть потому, что, когда цветы смотрят вверх, порывы воздуха, которые они используют для опыления, могли сдуть пыльцу с цветка. вместо того, чтобы встряхнуть цветок, обращенный вниз, и позволить пыльце смешаться с цветком.
«Микрогравитация определенно оказала огромное влияние на морфологию растений», – сказала она, но микрогравитация не влияет на все растения одинаково. «Некоторое время мы выращивали зелень в VEGGIE, и когда мы получаем воду, они очень хорошо растут. Ничего не сказано, что они отличаются от того, что мы выращиваем на земле. Теперь, когда мы перешли на плодоносящие культуры, разница определенно есть ».
Одним из самых больших отличий было то, что растения в космосе оказались примерно на 50% меньше, чем на земле. Но чили, которые они производили, все еще были значительных размеров, достигая четырех или пяти дюймов в длину.
Вкусные космические тако
Так зачем выращивать чили? Во-первых, они богаты витамином С, а растения достаточно прочны, чтобы хорошо расти даже в сложных условиях. Спенсер сказал: «Помимо пищевого аспекта, характерная пряность чили очень желательна среди астронавтов, – сказал Спенсер:« Команда, поскольку микрогравитация влияет на их вкусовые рецепторы, они всегда выражали желание есть более острую пищу. Им нравится острый соус! »
При всей сложности выращивания перца первый урожай удался. «Это было потрясающе!» – сказал Спенсер. Она и ее команда просмотрели фотографии урожая перца и отправили астронавту Марку Ванде Хей инструкции выбрать семь из них для сбора. В основном они были зелеными, с одним красным перцем. Тщательно собрав перец, астронавты нарезали его кубиками и приготовили тако, которое астронавт Меган МакАртер назвала «Пятничным пиршеством!»
Пятничный пир! После сбора урожая мы попробовали красный и зеленый перец чили. Потом мы заполнили анкеты (нужны данные! ). Наконец, я приготовил свои лучшие космические тако: говядину фахита, регидратированные помидоры и овощи. артишоки и ЛЮК ЧИЛИ! https://t.co/pzvS5A6z5u pic.twitter.com/fJ8yLZuhZS
& mdash; Меган МакАртур (@Astro_Megan) 29 октября 2021 г.
Психологический импульс
Это указывает на одно из больших преимуществ выращивания свежих продуктов в космосе: свежие овощи не только полезны для физического здоровья космонавтов, но также полезны для их психического благополучия . Психологические эксперименты на местах показали, что уход за растениями может вызвать чувство удовлетворения и гордости, помочь улучшить настроение и снизить стресс . Вполне вероятно, что то же самое и с космонавтами, особенно с учетом того, что они находятся в замкнутом пространстве с ограниченным доступом к природе.
Хотя команда Спенсер все еще ожидает данных о том, как астронавты относились к уходу за чили (они заполняют анкету о своем опыте в рамках эксперимента), она сказала, что думала, что у астронавтов были положительные впечатления, когда она наблюдала они взаимодействуют с растениями. «Я вижу волнение на их лицах, когда смотрю на них в камеры», – сказала она. «Я могу сказать, что им нравится их запах».
Астронавты также могут проводить время с растениями в перерывах между операциями, такими как сбор урожая. «Они могли снимать крышку и смотреть в окно в свободное от работы время», – сказал Спенсер. И это оказалось полезным для эксперимента, так как один из членов экипажа заметил растение, у которого в нерабочее время развивалась общая проблема, называемая гнилью кончиков цветков, которое затем было удалено с урожая.
Что ждет растений в космосе?
Когда собран первый урожай, эксперимент еще не закончен. Больше чили будет продолжать расти, и следующий урожай ориентировочно намечен на 26 ноября. В конце концов, некоторые чили будут возвращены на Землю, где их генетический состав будет сравнен с аналогичными чили, выращенными на Земле, и Спенсер и ее команда сделают это. выполнить анализ питания.
Спенсер также говорит, что есть еще много вопросов, которые она хочет исследовать о том, как микрогравитация влияет на опыление и плодоношение, поскольку мы далеки от полного понимания того, как отсутствие гравитации влияет на эти сложные растения. На данный момент, однако, мы на один шаг ближе к тому, чтобы обеспечить космонавтов вкусной и здоровой пищей, и при этом узнать много нового о растениях.