ادویه در فضا: داخل پروژه پیشگامانه فلفل چیلی با جاذبه صفر ناسا

چند هفته پیش، فضانوردان در ایستگاه فضایی بین المللی (ISS) از جشن بسیار ویژه ای از تاکو، از جمله فلفل تازه هچ که در مدار رشد می کردند، لذت بردند. اینها بیش از صرف کمی سرگرمی برای خدمه، اولین گیاهان گلدار بودند که در فضا رشد کردند، برداشت شدند و مصرف شدند و نشان دهنده جهشی به جلو در پیچیدگی گیاهان رشد یافته در گرانش ریز هستند.

برای آشنایی با نحوه پرورش سبزیجات خوشمزه و تازه در فضا، با لاشل اسپنسر، سرپرست تیم علمی پروژه برای آزمایش فلفل چیلی، صحبت کردیم که بر این پروژه از انتخاب و آماده سازی دانه ها تا بسته بندی آنها برای پرتاب و نظارت از راه دور گیاهان نظارت داشت. همانطور که آنها در ایستگاه فضایی بین المللی و نظارت بر برداشت اول رشد کردند.

یک محیط گیاهی دنج در فضا

هدف این پروژه ساده بود: برای اثبات امکان رشد یک محصول گلدار پیچیده مانند فلفل چیلی در فضا. در حالی که کاشت سبزیجات برگ‌دار مانند کلم پیچ در ایستگاه فضایی بین‌المللی آسان است، و پروژه‌های اخیر در کشت سبزیجاتی مانند تربچه و همچنین گندم موفق بوده‌اند، رشد چیلی پیچیده‌تر از این پروژه‌های قبلی است – هم به این دلیل که گیاهان به گرده افشانی دقیق نیاز دارند و هم به این دلیل که نیاز به گرده افشانی دقیق دارند. رشد آنها بسیار طولانی تر است (حدود چهار ماه) در مقایسه با محصولات سریعتر مانند کاهو و تربچه.

این محصولات در یک محفظه ویژه در ایستگاه فضایی بین‌المللی به نام Advanced Planet Habitat، یک سیستم کاملاً خودکار که محققان روی زمین می‌توانند از راه دور آن را کنترل کنند، کشت شدند. هر روز از گیاهان داخل زیستگاه عکس گرفته می شود و محققان می توانند بسیاری از جنبه های محیطی مانند تنظیم چراغ های LED قرمز، سبز و آبی یا دمای داخل مخزن رشد را کنترل کنند.

APH یک محیط بسته است. در مقایسه با زمانی که در یک جعبه پنجره رشد می کنید، اسپنسر گفت: "شما طبیعت مادر دارید. شما خورشید و طیف کامل [نور] دارید.» در APH، تنها طیف محدودی از نور در دسترس است و گیاهان نور ماوراء بنفش را از دست می دهند – که باعث می شود فلفل ها تومورهای ریز را در سطح زیرین برگ هایشان رشد دهند. این برای نوع گیاه فلفل هچ که انتخاب شده مشکلی ندارد، اما برای انواع دیگر می تواند مشکل ساز باشد.

موضوع دیگر لقاح است. اسپنسر توضیح داد: "ما از کودهای آزادسازی زمان استفاده می کنیم." ما باید مطمئن می شدیم که ترکیب مناسبی از مواد مغذی برای انجام آزمایش ۱۲۰ روزه داریم. این ترکیبی از کلسیم، نیترات منیزیم و چیزهایی از این قبیل است. و وقتی آنها رفتند، رفته اند. هیچ راهی برای افزودن مواد مغذی بیشتری به سیستم وجود ندارد.»

تنظیم شرایط در پرواز

در حالی که تیم اسپنسر دستگاهی مشابه با APH را در آزمایشگاه خود برای آزمایش داشتند و از آن برای شبیه‌سازی شرایط مورد نیاز گیاهان استفاده کردند، پیش‌بینی دقیق شرایطی که چیلی‌ها برای رشد در فضا به چه شرایطی نیاز دارند، همچنان چالش برانگیز بود. او گفت: «ما مجبور بودیم در حین پرواز تنظیم می‌شدیم،» که آن‌ها می‌توانستند این کار را از روی زمین با تغییر عواملی مانند سطح نور در زیستگاه یا سطوح پاک‌کردن برخی مواد شیمیایی از محیط انجام دهند.

به عنوان مثال، نیاز آبی گیاهان روی زمین با آنها در ایستگاه فضایی متفاوت بود، که آنها با نگاه کردن به عکس گیاهان در حین رشد آنها را مشاهده کردند. اسپنسر توضیح داد: «نیاز به آب احتمالاً 10 تا 15 درصد بیشتر از چیزی است که ما روی زمین انجام می‌دادیم»، که به دلیل نحوه استراحت و حرکت آب در اطراف APH در میکروگرانش بود.

گیاهان بدون جاذبه به طرز عجیبی رشد می کنند

حتی با وجود همه این تغییرات، هنوز تفاوت هایی در نحوه رشد گیاهان در گرانش میکرو وجود داشت. در شرایط گرانش زمین، نوع شیلی مورد استفاده مستقیماً به سمت بالا رشد می کند و گل ها و میوه ها آویزان می شوند. در ریزگرانش، گیاهان مورفولوژی بوته‌آمیزی داشتند و به موازات حامل علم [سینی که دانه‌ها در آن کاشته می‌شوند] رشد کردند. اسپنسر توضیح داد که گل‌ها مستقیماً باز شدند و برخی از میوه‌ها نیز مستقیماً باز شدند.

این تفاوت در شکل گیاه نیز فقط یک کنجکاوی نیست، زیرا ممکن است بر نحوه گرده افشانی گیاهان تأثیر بگذارد. تیم اسپنسر دریافتند که محصول شیلی آنها در مدار گرده افشانی کندتر از روی زمین است، و او فکر می‌کند که این ممکن است به این دلیل باشد که وقتی گل‌ها به سمت بالا می‌روند، وزش‌های هوایی که برای گرده‌افشانی استفاده می‌کنند می‌تواند گرده‌ها را از گل دور کند. برخلاف تکان دادن یک گل رو به پایین و اجازه دادن به گرده ها در گل.

او می‌گوید: «میکروگرانش قطعاً تأثیر زیادی بر مورفولوژی گیاهان داشت، اما ریزگرانش همه گیاهان را به یک شکل تحت تأثیر قرار نمی‌دهد. ما مدتی است که سبزی‌های برگ‌دار را در VEGGIE پرورش می‌دهیم، و وقتی آب را درست می‌گیریم، خیلی خوب عمل می‌کنند. هیچ چیز نمی توان گفت که آنها با آنچه ما روی زمین رشد می کنیم متفاوت هستند. اکنون که ما به سمت محصولات بارده حرکت کرده ایم، قطعاً تفاوت وجود دارد.

یکی از بزرگترین تفاوت ها این بود که گیاهان موجود در فضا حدود 50 درصد کوچکتر از گیاهان روی زمین بودند. اما چیلی‌هایی که تولید می‌کردند هنوز بزرگ بودند و طولشان به حدود چهار یا پنج اینچ می‌رسید.

تاکوهای فضایی خوشمزه

پس چرا چیلی پرورش می دهیم؟ خوب برای شروع، آنها سرشار از ویتامین C هستند و گیاهان به اندازه کافی ناهموار هستند که حتی در شرایط سخت به خوبی رشد می کنند. اسپنسر گفت: علاوه بر جنبه تغذیه‌ای، تند بودن چیلی‌ها در میان فضانوردان بسیار مطلوب است، اسپنسر گفت: «خدمه از آنجایی که محیط ریزگرانش بر جوانه‌های چشایی آن‌ها تأثیر می‌گذارد، همیشه تمایل خود را برای غذاهای تندتر ابراز کرده‌اند. آنها سس تند را دوست دارند!»

علیرغم پیچیدگی هایی که در پرورش فلفل وجود داشت، اولین برداشت محصول موفقیت بزرگی بود. "فوقالعاده بود!" اسپنسر گفت. او و تیمش به عکس‌های محصول فلفل نگاه کردند و دستورالعمل‌هایی را برای فضانورد مارک ونده هی فرستادند تا هفت مورد از آنها را برای برداشت انتخاب کند. آنها بیشتر سبز بودند، با یک فلفل قرمز. پس از برداشتن دقیق فلفل‌ها، فضانوردان آن‌ها را خرد کردند و از آن‌ها در تاکو لذت بردند، که فضانورد مگان مک آرتر آن را به عنوان «ضیافت جمعه» توصیف کرد .

ضیافت جمعه! بعد از برداشت محصول، طعم چیلی قرمز و سبز را چشیدیم. سپس نظرسنجی ها را پر کردیم (باید داده ها را داشته باشیم! 😁). در نهایت، من بهترین تاکوهای فضایی خود را درست کردم: گوشت گاو فاهیتا، گوجه‌فرنگی آب‌رسانی شده و amp. کنگر فرنگی، و هچ شیلی! https://t.co/pzvS5A6z5u pic.twitter.com/fJ8yLZuhZS

— مگان مک آرتور (@Astro_Megan) 29 اکتبر 2021

یک تقویت روانی

این به یکی از مزیت‌های بزرگ پرورش غذای تازه در فضا اشاره می‌کند: خوردن سبزیجات تازه نه تنها برای سلامت جسمانی فضانوردان مفید است، بلکه برای سلامت روانی آنها نیز عالی است . آزمایش‌های روان‌شناسی روی زمین نشان داده است که پرورش گیاهان می‌تواند احساس رضایت و غرور را ایجاد کند و به بهبود خلق و خو و کاهش استرس کمک کند. این احتمال وجود دارد که این امر در مورد فضانوردان نیز صادق باشد، به خصوص با توجه به اینکه آنها در یک محیط بسته با دسترسی کمی به طبیعت هستند.

در حالی که تیم اسپنسر هنوز منتظر اطلاعاتی در مورد احساس فضانوردان در مورد مراقبت از چیلی ها هستند (آنها یک پرسشنامه در مورد تجربیات خود به عنوان بخشی از آزمایش پر می کنند)، او گفت که فکر می کند فضانوردان هنگام مشاهده تجربه مثبتی داشته اند. آنها با گیاهان تعامل دارند. او گفت: "وقتی آنها را در دوربین تماشا می کنم، هیجان را در چهره آنها می بینم." "می توانم بگویم که آنها بویی که دارند را دوست دارند."

فضانوردان همچنین می توانند زمانی را با گیاهان در بین زمان هایی که آنها عملیاتی مانند برداشت را انجام می دادند بگذرانند. اسپنسر گفت: «آنها توانستند پوشش را درآورند و در زمان استراحت از پنجره نگاه کنند. و معلوم شد که برای آزمایش نیز مفید بود، زیرا یکی از اعضای خدمه گیاهی را مشاهده کرد که در زمان استراحت خود دچار مشکل رایجی به نام پوسیدگی انتهای شکوفه می‌شد، که سپس از محصول حذف شد.

آینده گیاهان در فضا چیست؟

با تکمیل اولین برداشت، آزمایش هنوز انجام نشده است. تعداد بیشتری از چیلی ها به رشد خود ادامه خواهند داد، و برداشت بعدی به طور آزمایشی برای 26 نوامبر برنامه ریزی شده است. در نهایت، برخی از چیلی ها به زمین بازگردانده می شوند، جایی که ترکیب ژنتیکی آنها با چیلی های مشابه رشد شده در زمین مقایسه می شود، و اسپنسر و تیمش این کار را انجام خواهند داد. تجزیه و تحلیل تغذیه انجام دهید

اسپنسر همچنین می‌گوید سؤالات بیشتری وجود دارد که او می‌خواهد درباره چگونگی تأثیر ریزگرانش بر گرده‌افشانی و میوه‌دهی تحقیق کند، زیرا ما با درک کاملی از چگونگی تأثیر کمبود گرانش بر این گیاهان پیچیده فاصله داریم. با این حال، در حال حاضر، ما یک قدم به ارائه غذای خوشمزه و سالم به فضانوردان نزدیک‌تر شده‌ایم و در این فرآیند اطلاعات زیادی در مورد گیاهان یاد می‌گیریم.