امید به کشاورزی فرازمینی با کاشت اولین گل در فضا

تلاش‌های فضانوردان برای پرورش گیاهان گل‌دار در ایستگاه فضایی بین‌المللی به ثمر نشست و روز ۲۸ دی ماه اولین تصاویر گل آهار که در فضا پرورش یافته است به زمین فرستاده شد. این اولین بار نیست که ناسا در فضای خارج از جو زمین گیاه کشت می‌دهد اما این اولین بار است که فضانوردان گل‌ می‌کارند.

گل آهار از خانواده داوودی‌هاست و با اینکه از گل‌هایی است که کاشت آن آسان است، پرورش آن در فضا برای فضانوردان دشوار  و پر استرس بوده است. به همین دلیل هم این گل انتخاب شده؛ اگر چنانچه فضانوردان بتوانند گل‌کاری کنند، می‌توانند از پس چالش کاشتن سبزی‌های خوراکی دیگر هم بر بیایند. کاری که نهایت برای تأمین انرژی، فیبر و ویتامین‌های به‌دست آمده از سبزیجات تازه، باید بتوانند انجام دهند. به عبارتی فضانوردان به غیر از آزمایش‌های ناسا، باید بتوانند برای شکم خودشان کشاورزی کنند.

"وجی" باغچه‌ای فرازمینی

گیاه‌ها در فضا در خاک رشد نمی‌کنند؛ "وجی" (Veggie) باغچه پیشرفته ایستگاه بین‌المللی فضایی است که مجهز به نور قابل تنظیم، سیستم آبیاری هوشمند و دستگاه تهویه هوایی است که گازهای طبیعی گیاهان، هاگ‌ها، کپک‌های مخرب، ویروس‌ها و باکتری‌ها را به‌طور مداوم تصفیه می‌کند.

دانه‌های گیاهان درون بالشتک‌هایی از الیاف آرامید رشد می‌کنند که پر شده است از گِل، کودهایی که به مرور زمان تجزیه می‌شوند و املاح مورد نیاز گیاهان. کولار، نوعی الیاف مصنوعی مقاوم در برابر حرارت است که در فضا خاک بستر دانه‌هایی است که در جاذبه میکرو رشد می‌کنند.

"وجی" تکنولوژی لامپ‌های گلخانه‌ای LED را بهینه‌تر کرده تا انرژی به صورت گرما هدر نرود. اما نور خروجی این لامپ‌ها هم با تنظیمات متغیر همراه است و به کشاورزان فرازمینی اجازه می‌دهد تا میزان نور را با توجه به گونه‌های گیاهان، و همچنین مراحل مختلف رشد گیاه تنظیم کنند. لامپ‌های LED استفاده‌شده در "وجی" به‌گونه‌ای ساخته شده‌اند ۶۰ درصد کمتر از سیستم‌های گلخانه‌ای زمینی، انرژی مصرف می‌کنند.

به غیر از سیستم تهویه هوا در ایستگاه بین‌المللی فضایی، هر باغچه "وجی" مجهز به سیستم تهویه مخصوص خود است که دقیقاً با همان تکنولوژی سیستم تهویه هوای ایستگاه کار می‌کند. سیستمی که مبنای آن استفاده از خاصیت فوتوکاتالیستی اکسید فلز تیتانیوم یا همان دی‌اکسید تیتانیوم است.

خاصیت فوتوکاتالیستی دی‌اکسید تیتانیوم در سیستم فناوری نانو دستگاه‌های تهویه ساخت ناسا در لوله‌های مشبک عمل می‌کند. این سیستم تهویه به‌طور دائم گاز اتلین تولیدشده توسط گیاه، باکتری‌ها، ویروس‌ها، مولدها و هاگ‌های قارچ‌ها و کپک‌ها را -که همه از مواد آلی ساخته شده‌اند - از فیلتری که در سطح نانو کار می‌کند، می‌گذراند. در آنجا مواد آلی موجود در هوا در واکنشی شیمایی با رادیکال‌های آزاد هیدورکسیل(OH-) برخورد کرده، تجزیه‌شده و تبدیل به اکسیژن، مقدار خیلی کم گاز دی‌اکسید کربن، مواد غیر آلی، آب و مواد معدنی بی‌ضرر می‌شوند.

استفاده از سیستم‌های تهویه هوای فوتوکاتالیستی به‌ویژه برای خنثی کردن اثر گاز اتیلن که به‌طور عادی توسط گیاه در مراحل مختلف رشد تولید می‌شود مهم است. به غیر از اینکه اتیلن در غلظت بالا می‌تواند برای انسان‌های ساکن ایستگاه فضایی بین‌المللی سمی باشد، اتیلن هورمون پیری گیاهی نیز است. یعنی به مفهوم واقعی کلمه گاز اتیلن مانع رشد ریشه و ساقه می‌شود و پیری و مرگ گیاه را رقم می‌زند.

با خنثی کردن این گاز توسط سیستم تهویه "وجی"، در شرایط مطلوب و نبودن جاذبه زمین، رشد ریشه‌ها می‌تواند برای گیاه‌های سالانه بی‌وقفه و تا زمانی که محصول برداشت شود ادامه پیدا کند. به همین دلیل است که دانشمندانی که با سیستم "وجی" کار می‌کنند پیش‌بینی کرده‌اند که محصولات فرازمینی این باغچه، بیشتر از همتاهای زمینی خود رشد کنند.

در باغچه فرازمینی "وجی" آبیاری گیاهان هم باید حساب شده باشد و فضانوردان نمی‌توانند مانند زمین عصربه‌عصر شلنگ آب را به باغچه بگیرند. سازمان پژوهشی BioServe به همراهی سازمان AgriHouse برای "وجی" سنسورهای را طراحی کرده‌اند که بر روی برگ خود گیاه سوار می‌شوند. این سنسور‌های الکتریکی با اندازه‌گیری ضخامت برگ گیاه‌ها می‌فهمند که چه وقت باید پالشتک‌های حاوی ریشه را آب دهند. این سنسور‌ها بازی حدس و گمان را از کشاورزی فرازمینی حذف کرده‌اند و به کمک آنها مصرف آب کشاورزی فرازمینی به نسب روی زمین ۲۵ تا ۴۵ درصد کاهش یافته است.

چرا کشاورزی فرا زمینی؟

کیجل نوروود لیندگرن، فضانورد ناسا، کشت گل آهار را روز ۱۶ نوامبر ۲۰۱۵ در فضا آغاز کرد. ناسا در ۲۳ دسامبر ۲۰۱۵ عکس‌هایی از جوانه‌های گل آهار در ایستگاه فضایی بین‌المللی منتشر کرده بود و گفت بود که فضانوردان منتظرند که تا این گیاهان غنچه دهند. روز ۱۶ دسامبر اولین غنچه‌ها بر گیاه آهار، ظاهر شده بودند؛ این خبر را اسکات جوزف کلی، مهندس و فضانورد آمریکایی که از ماه مارس ۲۰۱۵ در ایستگاه فضایی بین‌المللی است به زمین مخابره کرد.

این آزمایش که آزمایش "وجی- یک" نام‌گذاری شده است، به درک این موضوع کمک می‌کند که چگونه گیاهان گل‌دار در فضای بدون جاذبه زمین رشد می‌کنند. این پژوهش نهایت می‌تواند به رشد سایر گیاهان گل‌دار خوراکی، مانند گوجه‌فرنگی، کمک کند.

جیوآ ماسا، دانشمند بخش "وجی" مرکز کندی ناسا که در مورد سیستم رشد گیاهان در فضا پژوهش می‌کند می‌گوید که لازم است فضانوردان در استفاده از روش‌های کشاورزی در فضای بدون جاذبه خبره شوند. گل‌کاری کار دشوارتری است و با تمرین گل‌کاری فضانوردان برای روزی آماده می‌شوند که قرار است مقداری از خوراکی‌های مصرفی خودشان را بکارند.

جیوآ ماسا می‌گوید: «انسان‌ها هرچقدر از زمین دورتر شوند، نیاز آن‌ها به رشد گیاهان برای مصرف غذایی، استفاده از گیاهان در فرآیند بازیافت مواد در محیط اطراف و مزایای روانی در کنار گیاهان بودن، بیشتر می‌شوند. به این ترتیب، سیستم‌های رشد گیاه‌ها اجزای مهم هر سناریویی خواهند بود که اکتشاف طولانی‌مدت در فضا را دنبال می‌کند.»

باغچه پیشرفته "وجی" پیش از این از رشد گیاهان گل‌دار دیگر، مانند کاهوها هم پشتیبانی کرده است. این باغچه پیشرفته قرار است برای رشد انواع گونه‌های گیاهی به‌قصد تولید دانش پژوهشی، تولید مواد غذایی تازه و حتی وسیله‌ای برای تفنن باغبانی در فضای دور از زمین مورد استفاده قرار بگیرد؛ تفننی که مورد استقبال فضانوردانی قرار گرفته که به مأموریت‌های طولانی‌مدت اعزام می‌شوند.

پیش از ایده پروش گل در فضا، باغچه "وجی" برای تولید کاهوی قرمز خوراکی در ایستگاه فضایی بین‌المللی مورد استفاده قرار گرفته بود. کاهوهای کاشته شده در وجی نهایت توسط خدمه مصرف شدند. ۶ فضانوردی که در در روز ۱۰ اوت ۲۰۱۵ در ایستگاه فضایی بین‌المللی حاضر بودند، اولین انسان‌هایی هستند که در فضا سبزی از تولید به مصرف خوردند. ناسا و سازمان‌های دیگر، پیش از این برای چند دهه روی گیاهان مختلف در فضا آزمایش کرده بودند اما نتایج به‌جای خورده شدن، همیشه برای بررسی‌های بیشتر به زمین فرستاده شده بود.

این بار اما آزمایشگاه‌های زمینی با سخاوتمندی اجازه دادند که برای اولین بار فضانوردان نیمی از محصول تولیدی خود را همراه با روغن زیتون و سرکه بالزامیک ایتالیایی میل کنند. نیمه دیگر به زمین فرستاده شد.