پرورش گیاهان در فضا
کشاورزی در فضا (خارج از اتمسفر زمین) همواره یکی از بخش های مهم از برنامه های کاوش فضایی مطرح است. گیاهان در فضا می توانند به عنوان یکی از منابع غذایی و دارویی برای فضانوردان و سفرهای فضایی به کار روند. علاوه بر آن، تولیدات گیاهی در فضا به عنوان یکی از راه های تأمین و تولید اکسیژن، ذخیره آب و همچنین منبعی برای استفاده از دی اکسید کربن موجود در هوای ایستگاه ها فضایی مطرح است. گلخانه ایستگاه فضایی تولید گیاهان در فضا
گلخانه های فضایی
در حال حاضر ایستگاه های فضایی مانند ایستگاه فضایی بین المللی (ISS) میزبان تولیدات گیاهی است. گیاهان در فضا همانند وقتی که روی زمین هستند نیاز به شرایط مناسبی از جمله نور، حرارت، رطوبت، فشار هوا و تغذیه صحیح دارند. برای این منظور، ایستگاههای فضایی با تکنولوژیهای پیشرفتهای همچون سیستمهای نورپردازی LED، سیستمهای مدیریت رطوبت ، تهویه مطبوع و همچنین سیستم های هوشمند آبیاری تجهیز میشوند.
روش تولید گیاهان در فضا
روشهای مختلفی همچون هیدروپونیک برای تولید گیاهان در فضا وجود دارد، حذف خاک از چرخه کشت سبب می شود تا وزن و حجم سیستم تولید به گونه ای کاهش پیدا کند تا با منابع محدود در ایستگاه های فضایی سازگاری پیدا کند.
نیاز های گیاه در زمین و فضا یکسان است. اما در پرورش گیاهان در فضا، شرایط محیطی به شکل کاملاً متفاوتی با زمین است. به عنوان مثال، در فضا، گیاهان به دلیل استفاده از منبع نور مصنوعی (LED) با یک شدت نور ثابت مواجه هستند چرا که در فضا نمی توان از نور خورشید به عنوان منبع نور استفاده کرد به همین دلیل باید با دقت کنترل و پایش شود که گیاهان به مقدار مناسبی نور دریافت کنند.
پرورش گیاه در ایستگاه فضایی
غلظت و میزان دی اکسید کربن در فضا نیز بسیار بیشتر از سطح زمین است، بنابراین باید کنترل شود که حضور گاز دی اکسید کربن در محیط رشد گیاهان بیش از حد نرمال نبوده تا مانع از دسترسی گیاه به اکسیژن نشود.
مسئله مهم دیگر کمبود یا نبود رطوبت هوا و خشکی آن در فضا است. برای حل این مشکل نیز باید با استفاده از سیستمهای مدیریت رطوبت و تهویه مطبوع، رطوبت هوا به مقدار مناسبی کنترل شود. آب مورد نیاز گیاهان نیز از آنجایی که تحت کشت هیدروپونیک هستند، به راحتی کنترل شده و وجود چرخه بازگردانی آب به سیستم تولید، سبب صرفه جویی در میزان مصرف آب می شود. سیستم های خودکار و هوشمند همراه با سنسورهای حساس به شرایط محیطی، با دقت گیاهان کشت شده را پایش (Monitor) کرده تا حتی الامکان دانشمندان بتوانند بیشترین اطلاعات و جزئیات لازم برای تولید مناسب گیاهان در فضا را به دست آورند.
گلخانه ایستگاه فضایی
چه گیاهانی در فضا تولید شده اند؟
تا کنون گونه های مختلفی از گیاهان در فضا توسط ماموریت های فضایی مختلف پرورش داده شدهاند. برخی از مهمترین این گیاهان عبارتند از:
Arabidopsis thaliana : از آنجایی که این گیاه گلدار کوچک دو لپه ای از خانواده شب بویان، بعنوان اولین گیاهی که نقشه ژنی آن توالی یابی شده است و همچنین به دلیل مطالعات و پژوهش های زیاد انجام شده بر روی آن برای بشر کاملا شناخته شده است، از اولین مسافران گلخانه های فضایی بوده است. سایر گیاهان تولید شده در فضا به شرح ذیل است:
- گندم پاکوتاه (Super Dwarf wheat)
- گیاه خیار (Cucumis sativus)
- گیاه گلابی (Pyrus)
- گیاه برنج (Oryza Sativa)
- گیاه گلرنگ Safflower (Carthamus tinctorius L)
- گیاه آراک یا درخت مسواک (Salvadora persica)
- گیاه نخود Chickpea (Cicer arietinum)
- گیاه کنگر Spear Thistle (Cirsium vulgare)
پرورش گیاهان در فضا
بسیاری از این گیاهان در ماموریت های مختلف ایستگاه فضایی بین المللی ISS کشت شده و مورد مطالعه قرار گرفته اند. نتیجه اینکه، پرورش گیاهان در فضا از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است، زیرا علاوه بر اینکه به عنوان یک منبع غذایی برای فضانوردان استفاده می شود، می تواند از نظر روانی نیز برای آنها مفید واقع شود.
سیستم تولید سبزیچات در فضا با نام وجی (Veggie)
سیستم تولید سبزیجات، که با نام وجی (Veggie) شناخته می شود، یک باغ فضایی است که در ایستگاه فضایی مستقر است. هدف وجی کمک به ناسا برای مطالعه رشد گیاهان در شرایط بی وزنی است. ضمن اینکه غذای تازه به رژیم غذایی فضانوردان اضافه می کند، سبب ایجاد شادی و روحیه در فضانوردان می شود. باغ وجی تقریباً به اندازه یک چمدان دستی است و معمولاً شش گیاه را در خود جای می دهد. هر گیاه در یک “بالش” پر از محیط رشد مبتنی بر خاک رس و کود رشد می کند. وظیفه بالش ها کمک به توزیع آب، مواد مغذی و هوا در اطراف ریشه ها است. در واقع بالش کمک می کند تا ریشه ها در آب غرق نشوند. همچنین به دلیل نحوه تشکیل حباب توسط مایعات در فضا، بالش در کنترل این پدیده نقش دارد.
وجی چطور نور را تامین می کند؟
در غیاب جاذبه، گیاهان از سایر عوامل محیطی مانند نور برای جهت دهی و هدایت رشد استفاده می کنند. مجموعه ای از دیودهای ساطع کننده نور (LED) در بالای گیاهان، طیف نوری مناسب برای رشد گیاهان تولید می کند. از آنجایی که گیاهان نور سبز زیادی را منعکس می کنند و از طول موج های قرمز و آبی بیشتری استفاده می کنند، محفظه وجی معمولاً به رنگ صورتی ارغوانی می درخشد. تا به امروز، سامانه «وجی» (Veggie) با موفقیت انواع مختلفی از گیاهان از جمله سه نوع کاهو، کلم چینی، خردل میزونـا، کِیل روسی قرمز و گلهای زینیا را پرورش داده است. برخی از گیاهان تولید شده توسط خدمه خورده می شوند و نمونه های باقی مانده برای بررسی و تحلیل به زمین بازگردانده می شوند. یکی از نگرانی های تولید گیاه در فضا، رشد میکروب های مضر روی محصولات است.
تیم وجی در مرکز فضایی کندی در نظر دارد در آینده محصولات بیشتری، مانند گوجه فرنگی و فلفل، کشت کند. خوراکی هایی مانند انواع توت ها، برخی لوبیا ها و دیگر غذاهای سرشار از آنتی اکسیدان، این مزیت را دارند که می توانند تا حدی از خدمه ای که آنها را مصرف می کنند در برابر تابش های فضایی محافظت کنند.
منابع:
Growing Plants in Space – NASA
Benefits of space: Agriculture- UNOOSA
Space Agriculture – Space Foundation
