Die NASA untersucht Methoden, um Astronauten bei zukünftigen Missionen zum Mond und Mars mit nährstoffreichen Lebensmitteln, einschließlich frischer Pflanzen, zu versorgen. Während versiegelte Lebensmittelpackungen ihren Zweck erfüllen, verlieren sie oft im Laufe der Zeit an Geschmack und Vitaminen.
Die Bemühungen, Blattgemüse und Gemüse auf der Internationalen Raumstation anzubauen, zielen darauf ab, diese Probleme zu lösen und das Wohlbefinden der Besatzung zu steigern. Jüngste Studien konzentrierten sich auf den Anbau von Kulturen wie Salat, Paprika, Radieschen und Tomaten in der Mikrogravitation und enthüllten Erkenntnisse darüber, wie der Weltraumflug die Genetik, den Wasserverbrauch und den Geschmack von Pflanzen beeinflusst.
Unter der Leitung von Gioia Massa untersucht die NASA, wie Mikrogravitation, Luftfeuchtigkeit und Lichtsteuerung die Eigenschaften von Pflanzen, die Nährstoffqualität und den Ertrag beeinflussen. Das Team untersucht auch Bakterien, die mit den Pflanzen verbunden sind, um sicherzustellen, dass sie für die menschliche Gesundheit sicher und vorteilhaft bleiben.
Eine Schlüsselstudie, Plant Habitat-07, untersucht, wie Salat unterschiedliche Feuchtigkeitsbedingungen in der Mikrogravitation toleriert. Wasser ist für Pflanzenzellen unerlässlich, aber zu viel kann den Sauerstoff an den Wurzeln einschränken, während zu wenig zur Welkheit führen kann. Diese Untersuchung verwendet vier Feuchtigkeitsszenarien in einer speziellen Wachstumsanlage, um zu sehen, wie Pflanzen ihre Nährstoffproduktion anpassen.
Die Veg-04A- und Veg-04B-Studien der NASA beleuchteten, wie Lichtqualität und Dünger Salat und Blattgemüse im All beeinflussen. Das Wechseln von roten und blauen LEDs oder das Anpassen von Nährstoffformeln kann das Aussehen, den Geschmack und das Wachstum der Blätter verändern. Rückmeldungen von Besatzungsmitgliedern zur Frische und zum Geschmack könnten zukünftige Saatgutentscheidungen für verschiedene Salate während Langzeitmissionen im Weltraum informieren.
Eine Studie zu Arabidopsis thaliana (Acker-Senf) zeigte, dass die geringe Schwerkraft die Genexpression und die Regulierung wichtiger chemischer Marker beeinflusst. Die Forscher verfolgten die DNA-Methylierung, einen Prozess, der Gene aktivieren oder deaktivieren kann, und entdeckten mögliche Wege zur Anpassung der Pflanzen-Gentechnik an die Herausforderungen des Weltraums.
Untersuchungen zu Pflanzenhormonen haben gezeigt, wie sie das Wachstum in der Mikrogravitation steuern. Eine Reihe von Tests untersuchte Auxine, natürliche Signale, die die Richtung von Wurzeln und Trieben steuern. Einige Pflanzenarten hatten niedrigere Auxinwerte in der Mikrogravitation, was ihr normales Wachstumsmuster einschränkte, während andere höhere Werte aufwiesen, was darauf hindeutet, dass das Ergebnis je nach Art variiert. Diese subtile Veränderung in der Pflanzenchemie hilft der NASA, Wachstumsanlagen zu entwerfen, die die Bedürfnisse jeder Kultur am besten unterstützen.
In einer Untersuchung wurde eine Reihe von Labortools verwendet, um Veränderungen in den Molekülen zu identifizieren, die die pflanzlichen Zellwände bilden, insbesondere in Bezug auf die, die mechanische Stabilität bieten. Während einige Arten schnell anpassen und gesunde Wände bilden, bleiben andere schwach. Der nächste Schritt der NASA besteht darin, zu verfeinern, welche Sorten mit minimaler Schwerkraft gedeihen oder die Bedingungen so anzupassen, dass die Wurzeln weniger anfällig für Biegung oder Verdünnung sind.
Die Forscher der Resist Tubule-Mission entdeckten, dass Arabidopsis-Pflanzen, die in Mikrogravitation wachsen, manchmal niedrigere Sterolwerte aufweisen. Sterole helfen, die Zellmembranen stabil zu halten und unterstützen eine Reihe von Wachstumsreaktionen, einschließlich des Zeitpunkts und der Art, wie eine Pflanze in die Blüte übergeht. Der Rückgang der Sterole in der Mikrogravitation kann bestimmte Entwicklungsprozesse verlangsamen. Indem sie die Gene identifizieren, die diese Sterole steuern, können Wissenschaftler Möglichkeiten finden, Pflanzen im Zeitplan zu halten.
Frische Salatblätter im Weltraum zu haben, ist nur der erste Schritt. Das Hauptaugenmerk der NASA liegt darauf, die Besatzung während Missionen von mehreren Monaten zu versorgen. Die bisherigen Fortschritte sind ermutigend: Frische Produkte sind in der Umlaufbahn machbar, und jede neue Erkenntnis hilft, den Prozess zu verfeinern.
Mit Beiträgen von Experten wie Gioia Massa sieht die Zukunft der Landwirtschaft im Weltraum sowohl für die Ernährung als auch für das Wohlbefinden der Besatzung vielversprechend aus.