V Rusiji našli nov način vzgajanja rastlin v vesolju

Kako lahko v vesolju brez gravitacije, Zemljinega elektromagnetnega polja in sončne svetlobe sploh karkoli vzgajamo? Znanstveniki iz različnih držav si že več kot 50 let razbijajo glavo, da bi rešili ta problem. Del eksperimentov je dal rezultate, del jih je propadel. Zdaj pa se je prvič pojavila možnost neprekinjene in hkratne vzgoje velike količine zelenjave.

Skrivnost je v cevkah

"Vitaminski vesoljski stekleni stolp" - tako izumitelji pravijo napravi Vitacikl-T, v katero so vgrajene cevke iz titana, ki omogočajo vzgajanje rastlin na Mednarodni vesoljski postaji (MVP) kot po tekočem traku. Naprava je bila narejena po tem, ko je Rusija leta 2016 izgubila svoj vesoljski stolp Lada – njena modificirana različica namreč ni uspela vstopiti v orbito, saj je med potjo razpadla skupaj s tovornim plovilom Progres.

Novo konstrukcijo tvori valj iz šestih koreninskih modulov, ki rotirajo. Semena najprej posejejo v enega izmed modulov, čez štiri dni v naslednjega in tako naprej. Čez 24 dni se pobere pridelek iz prvega modula, na njegovo mesto pa se poseje novo seme. Vse operacije iz izvajajo krožno, cikel rasti pa traja med 44 – 66 dni. Zaenkrat ta "stekleni stolp" po zaslugi svoje konstrukcije uspe vzgojiti več povrtnin od vseh ostalih tujih modelov.

Naslednji izum je sistem iz titanskih poroznih cevk, ki prehajajo skozi umetna tla kakor krvne žile in jim dovajajo vodo.

"V vesolju rastlin ne morete kar tako zalivati. Vodni curek bi se pretvoril v kaplje, te pa bi se razletele na vse strani. Če pa vodo spuščat skozi kapilarno strukturo koreninskega modula, se ta počasi prebija skozi pore in pride do korenin rastlin," pojasnjuje Maksim Ševerdjajev, načelnik oddelka za posebne nejedrske materiale in tehnologije Visokotehnološkega znanstvenoraziskovalnega inštituta za neorganske materiale.

V primeru pomanjkanja vlage v umetnih tleh začne naraščati pritisk, ki ga beležijo senzorji. Ko tla postanejo presuha, pokazatelj doseže maksimum in računalnik sistemu pošlje signal, da začne z dovajanjem vode.

Zaenkrat je v načrtu samo vzgajanje solate. Na ta način bo mogoče prehrano kozmonavtov narediti bolj raznovrstno. Sama ideja vesoljskega stolpa bi lahko postala zelo aktualna v prihodnosti, ko bo med daljšimi vesoljskimi poleti in zunajzemeljsko kolonizacijo treba postaviti zaključen avtonomni ekosistem z vodo, hrano in kisikom.

Kmetija v vesolju?

Ruski kozmonavti so v orbiti v bistvu že uspeli vzgojiti precej rastlin. Prva semena rastlinskih kultur so v vesolje poletela v drugem Sputniku leta 1960 skupaj s psoma Belko in Strelko. Kako na semena vpliva mikrogravitacija? Ali je varno jesti vesoljske plodove? Ali se rastlinska DNA v izvenzemeljskih pogojih spremeni? Cilj vseh teh poskusov je bil ugotoviti, ali je takšen avtonomni sistem mogoč.

Resnici na ljubo se vzgajanje rastlin odvija v zelo majhnih stolpih, kakršni so v ameriškem sektorju MVP, do nedavnega pa so bili tudi v ruskem. To pomeni, da do zdaj ni bilo govora o večjih količinah.

"V breztežnostnem stanju lahko rastline rastejo na dva načina. Bodisi se pričvrstijo na neko površino in se vijejo vzdolž nje, ali pa rastejo proti svetlobi. Vse je odvisno od vrste rastline," pojasnjuje kozmonavt Sergej Prokopjev. "Rastline se navadno vzgaja s pomočjo hidroponike. V posode z umetnim substratom, ki so pritrjene na vodoravni podlagi, se seje seme in ustvarijo se pogoji za prehod zraka skozi kapsulo ali stolp."

Voda in hranljiva tekočina se navadno podajata avtomatsko, čeprav še danes nekateri kozmonavti to počnejo ročno s pomočjo škropilnic in cevk, ki vodijo naravnost v substrat. A pot do te tehnologije je bila dolga.

Leta 1974 je bila v orbitalno postajo Saljut-4 vgrajena naprava Oaza. Kozmonavt Georgij Grečko je v njej poskušal vzgojiti grah. Ker ni bilo na voljo prsti, je grah rasel v namočeni gazi. Kmalu po začetku poskusa so iz naprave začele "bežati" ogromne kaplje vode, ki jih je moral Grečko loviti z robci. Nato je odrezal cevko in začel grah zalivati ročno.

To pa ni bil edini problem. V svoji knjigi Kozmonavt št. 34 Grečko priznava, da je nekoč skoraj uničil eksperiment, saj je, zaradi slabega poznavanja biologije, menil, da se sadike zapletajo v tkanino, da rastejo nepravilno, in jih osvobodil iz gaze. To seveda ni pomagalo, saj je na ta način pomešal korenine in stebelca.

Kljub temu je eksperiment uspel. Grah je prešel ves cikel od semena do odrasle rastline. A od 36 zrn so vzklila samo tri. Zakaj? Znanstveniki so menili, da gre za genetsko prirojeno orientacijo rastlin glede na Zemljo, kar pomeni, da rastlina raste proti svetlobi, korenine pa poganjajo v nasprotno smer.

Imitacija Zemlje

Ko je bil upoštevan ta faktor, je bila naprava nadgrajena, v orbito so poslali nova semena in iz skoraj vseh so vzklile rastline, ki pa niso hotele zacveteti. Tako je bilo tudi z orhidejami v cvetu, ki so bile prinesene v osemdesetih. Po nekaj dneh v orbiti so cvetovi odpadli, medtem ko so še naprej poganjali novi listi in se razvijale korenine. Takrat je nastala hipoteza, da Zemljino magnetno polje predstavlja odločilni faktor.

Kako bi ta problem lahko rešili, je že desetletja pred tem v svojih delih opisal oče kozmonavtike Konstantin Ciolkovski. Izdelal je načrt za ustvarjanje umetne gravitacije, tako da bi rastline vzgajal v centrifugi. To pomeni, da je praktična rešitev tega problema obstajala že od leta 1933. Centrifuga je dejansko pomagala in rastline so se začele usmerjati vzdolž vektorjev centripetalne sile. Med tem eksperimentom je v orbiti zacvetela arabidopsis thaliana ali navadni repnjakovec.

Nato so kozmonavti v vesolje prinesli mnogo različnih semen. Uspešno so vzgojili čebulo, pšenico, solato, zelje in druge kulture in to celo v odprtem vesolju. V letih 2007 in 2008 je bil izveden eksperiment Biorizik, v katerem so semena gorčice, redkvice, ječmena, repnjakovca in nakandre za 13 mesecev postavili na zunanji okvir Mednarodne vesoljske postaje. Poskusa niso preživela le semena paradižnika, medtem ko so vsa ostala po vrnitvi na Zemljo vzklila.

Prehrana z rastlinami, vzgojenimi v vesolju je dovoljena že od osemdesetih let naprej. Takrat so znanstveniki na Zemlji preučili vesoljske plodove in se prepričali, da so ti za človeka neškodljivi.