So züchteten NASA-Astronauten auf der ISS perfekte Paprikaschoten

Im Blockbuster-Film "Der Marsianer" von 2015 strandet ein Botaniker, der zum Astronauten wurde, auf dem Mars und muss ausgeklügelte Wege finden, um die schlimme Situation zu überleben. Irgendwie überlebt er – zum Teil dank der Kraft der bescheidenen Kartoffel.

Sein brillanter Plan sieht vor, den Marsboden mit seinem Kot zu düngen, Kartoffeln zu hacken und die Stecklinge in den Boden zu pflanzen. Dies gibt ihm schließlich genug Nahrung, um Hunderte von Tagen zu überdauern und hilft ihm, unter verzweifelten Umständen zu überleben.

Aber lassen Sie uns nicht vorschnellen – bevor wir davon träumen können, Pflanzen auf dem Boden des Mars anzubauen, müssen wir die Landwirtschaft, wie wir sie kennen, ins All bringen. Und genau das sind NASA-Wissenschaftler und Astronauten auf der Internationalen Raumstation ISStun, eine Paprika nach der anderen.

Als die Chilisaison im Hatch Valley in New Mexico nach einem langen und sengenden Sommer zu Ende ging, fand eine erste Ernte ihrer Art Hunderte von Meilen über der Erde auf der ISS statt, wo ein Astronaut Ende Oktober eine Reihe von reifen Paprika gesammelt.

Fröhlicher Tag beim Pfefferpflücken an Bord der @Space_Station!🌶️Heute@Astro_Sabot erhält die Ehre, die erste Chiliernte der Station im Rahmen der Plant Habitat-04-Studie zu ernten, einem der bisher anspruchsvollsten Pflanzenexperimente an Stationen. https://t.co/f1LHkidhFn pic.twitter.com/dim8uHNZbs

— ISS-Forschung @ISS_Research 29. Oktober 2021

Jetzt ist dieses Experiment, das Teil des Plant Habitat-04 PH-04 war, zu Ende gegangen, 137 Tage nachdem es in der Schwerelosigkeit begonnen hatte. Am 26. November einige der Chilischoten, Capsicum annuum, die aus vier Pflanzen im Advanced Plant Habitat APH des umkreisenden Labors gezogen wurden, wurden geerntet und beprobt.

Dies ist das bisher längste und eines der schwierigsten Experimente auf der Raumstation, aufgrund der langen Keimungs- und Wachstumszeit der Paprika.

"Bei diesem Experiment haben wir eine Feldsorte einer Hatch-Chilischote aus New Mexico genommen, sie in den Schatten gestellt, damit sie in das Pflanzenlebensraum passt, und herausgefunden, wie man die erste allgemein anerkannte Fruchtpflanze im Weltraum produktiv anbaut – alles in einer Zeitspannevon ein paar Jahren", erklärt Matt Romeyn, leitender Ermittler für PH-04 vom Kennedy Space Center der NASA in Florida.

Etwas liebenswerter Weise brach PH-04 auch den Rekord für die Ernährung der meisten Astronauten aus einer im Weltraum angebauten Pflanze. Die Paprika wurden als scharf, lebendig und lecker beschrieben – und vielleicht am wichtigsten, sie sind reich an Vitamin C.

Dies ist von Bedeutung, da Astronauten an Bord der ISS derzeit auf regelmäßige Lieferungen von gefriergetrockneten und vorverpackten Mahlzeiten angewiesen sind, um ihren Ernährungsbedarf zu decken. Wenn Besatzungen weiter in den Weltraum vordringen, reisen sie jahrelang ohne Nachschublieferungen zu erhalten. Dies könnte bedeutengesundheitliche Probleme für die Astronauten, da Vitamine in abgepackter Form mit der Zeit abgebaut werden.

Denken Sie daran, dass ein Mangel an Vitamin C für vier Wochen oder länger alles war, damit Seeleute an Skorbut erkrankten, einer Krankheit, die die Schiffsbesatzungen im Zeitalter der Entdeckung heimsuchte, und was Anämie verursachen kann, Schwäche, Magen-Darm-Blutungen und, wenn sie nicht behandelt werden, Organversagen, Koma und Tod.

Und während wir Missionen entwickeln, um den Mars und darüber hinaus zu erreichen, müssen Astronauten viel länger als drei Monate im Weltraum verbringen. Einfach ein paar Multivitamine einzupacken wird nicht ausreichen, um die Astronauten während der gesamten Reise gesund zu halten, also brauchen sie Nährstoffe ineine lang anhaltende, leicht einziehende Form wie frisch angebautes frisches Obst und Gemüse, das ist Warum Experimente wie PH-04 durchgeführt werden.

Hier kommt auch das Gemüseproduktionssystem der NASA, bekannt als Veggie, und Advanced Plant Habitat APH ins Spiel.

Ingeniöse Weltraumgärten entwickeln

Die NASA untersucht seit Jahrzehnten, wie wir Pflanzen im Weltraum anbauen können, und bis heute haben Astronauten neun Arten von Blattgemüse gegessen, die in Veggie angebaut werden, sowie zwei Pflanzen, Radieschen und Paprika, die in APH angebaut werden.

Tatsächlich hat der Veggie Space Garden, der ungefähr die Größe eines Handgepäckstücks hat, eine Vielzahl von Pflanzen angebaut, darunter drei Arten von Salat, Chinakohl, Mizuna-Senf, Rotkohl und ZinnieBlumen. Sie waren anscheinend alle köstlich – und vor allem sicher zu konsumieren.

Um die monumentale Aufgabe des Anbaus von Pflanzen im Weltraum ohne Sonnenlicht oder Schwerkraft zu bewältigen, wurde Veggie so entwickelt, dass Pflanzen in einem „Kissen“ wachsen, das mit einem auf Ton basierenden Wachstumsmedium und Dünger gefüllt ist. Die Kissen helfen, Wasser, Nährstoffe und zu verteilenLuft in einem gesunden Gleichgewicht um die Wurzeln herum. Dies ist unglaublich wichtig, da die Wurzeln aufgrund der Art und Weise, wie Flüssigkeiten im Weltraum dazu neigen, Blasen zu bilden, entweder im Wasser ertrinken oder von Luft erstickt werden.

Aus diesem Grund war die Wasserbewirtschaftung eine der größten Herausforderungen für die Pflanzenexperimente der Raumfahrtbehörde, so Nicole Dufour, NASA APH Program Manager am Kennedy Space Center, der in einem Videointerview mit Interessante Technik | wissenschaft-x.com sprach.

Der sorgfältige Umgang mit Wasser ist bei einem passiven System wie Veggie besonders wichtig, während APH vollständig automatisiert ist und LED-Beleuchtung und ein poröses Tonsubstrat mit Dünger mit kontrollierter Freisetzung verwendet, um den Pflanzenwurzeln Wasser, Nährstoffe und Sauerstoff zuzuführen.

"Es hat einige Jahre des Experimentierens in der Schwerelosigkeit gedauert, um den Dreh raus zu bekommen, aber die Übung macht es fast perfekt", erklärte Dufour. "Da unsere Teams die Daten sorgfältig überwachen und bei Bedarf Anpassungen vornehmen, sind wir in der Lagezüchten schöne, gesunde Pflanzen auf der ISS."

APH unterscheidet sich in vielerlei Hinsicht von Veggie. Das System ist umschlossen und mit Kameras und mehr als 180 Sensoren ausgestattet, die in ständigem Kontakt mit einem Team vor Ort bei Kennedy stehen. Seine Wasserrückgewinnungs- und -verteilungssysteme sowiesein atmosphärischer Inhalt, Feuchtigkeitsgehalt und Temperatur sind vollständig automatisiert, sodass es nicht viel tägliche Pflege durch die ISS-Crew erfordert.

Wenn es darum geht, das Wachstum ohne Schwerkraft zu erleichtern, können Pflanzen andere Umwelteinflüsse wie Licht nutzen, um sich zu orientieren und das Wachstum zu steuern. APH wird mit einer Reihe von Leuchtdioden LEDs über den Pflanzen geliefert, die emittierenein für das Pflanzenwachstum geeignetes Lichtspektrum. Da Pflanzen viel grünes Licht reflektieren und mehr rote und blaue Wellenlängen absorbieren, leuchtet die Veggie-Kammer die meiste Zeit magentarosa.

"APH ist leistungsfähiger als Veggie, daher verwenden wir eine Mischung aus Rot, Grün, Blau und Weiß [Licht]", erklärte Dufour. "Wir hatten diese Lichtmischung tatsächlich vorher studiert, um die Pflanzen in den Schatten stellen zu könnenSie könnten definitiv größer und größer werden – also haben wir die Lichter verwendet, um sie kleiner zu machen, aber dennoch produktiv zu sein."

Bodenkontrolle an Major Tom – Wie wächst dein Garten?

APH kann sich also gut um die Pflanzen kümmern, aber alle Gärten, ob im Weltraum oder nicht, erfordern etwas Aufmerksamkeit, was bedeutet, dass einige Astronauten die Rolle eines hingebungsvollen Gärtners auf der ISS ausfüllen müssen. Und während die ruhige Hand eines Astronautenist gut für das Wohlbefinden der Pflanzen, die Vorteile gehen in beide Richtungen, da Gärtnern im Weltraum laut NASA positiv zur Gesundheit und Psyche beiträgt Wohlbefindenvon den Astronauten. Tatsächlich haben viele Astronauten berichtet, dass die Pflege der Pflanzen eine angenehme und beruhigende Aufgabe war.

Ich habe es geliebt, die Pfefferpflanzen in die Hände zu bekommen und sie zu bestäuben! Ich fühlte mich viel konzentrierter als sonst, verglichen mit der Pflege von Pflanzen auf der Erde. Natürlich habe ich Red Hot Chili Peppers für sie gespielt! :hot_pepper: Sehen Sie warumWir bauen diese komplizierte Ernte an:https://t.co/7YJ8yfrRfP pic.twitter.com/8MnpLVbYoA

— Megan McArthur @Astro_Megan 14. September 2021

Außerdem, weil Astronauten durch das Leben in der Schwerelosigkeit einen Teil ihres Geschmacks- und Geruchssinns verlieren, sind scharfe oder gut gewürzte Speisen besonders beliebt auf der Speisekarte.

Eine der größten Auswirkungen des Projekts liegt laut Dufour jedoch in den nonverbalen Hinweisen, die zeigen, dass sich die Astronauten wirklich gerne um die Pflanzen kümmern. „Die gesamte Crew, mit der wir interagiert haben, hat uns dafür gedanktzu erlauben, an dem Projekt zu arbeiten, aber was mir am meisten in Erinnerung geblieben ist, ist, wenn ich im Operationssaal sitze und zusehe, wie die Astronauten ihre Aufgaben erledigen, sehe ich im Grunde, wie sich ihr gesamter emotionaler Zustand verändert. Sie könnten etwas Langweiliges tunaber ich kann sagen, dass sie sich auf alles gefreut haben, was sie im Pflanzenlebensraum tun werden."

Und es scheint, dass die verführerische Kraft der Pflanzen die gesamte Crew im Griff hat. "Wenn die Pflanzenkammer geöffnet ist, kommen normalerweise andere Astronauten, um zu sehen, was vor sich geht", sagte sie.Es gab auch Fälle von sehr geringfügigem Pflanzendiebstahl. "Wir pflegen die Pflanzen manchmal, indem wir Teile davon entfernen, und wir hatten Crew-Mitglieder, die sich mit einem der kleinen Stecklinge der Pflanze davonschleichen und sie als kleines Souvenir mitnehmenweil sie es einfach so genießen."

Diese Verbindung nimmt eine ganz neue Ebene an, wenn die Pflanzen Früchte tragen und Astronauten endlich die Früchte ihrer Arbeit durch köstliche Mahlzeiten kosten können. Wenn eine Ernte fertig ist, friert die Crew Proben der Pflanzen ein oder fixiert sie chemisch, um sie zu konservieren undschickt sie zur Analyse zurück auf die Erde, damit Wissenschaftler besser verstehen können, wie der Weltraum ihr Wachstum und ihre Entwicklung beeinflusst hat.

Aber wenn Ihnen zwei Paprika geschenkt würden, könnten Sie sagen, welche auf der ISS angebaut wurde? Wir können Ihnen sagen, dass dies keine leichte Aufgabe für das uninformierte Auge wäre, da sich herausstellte, dass die Pflanzen auf der ISS ähnlich wuchsenRaumstation und am Boden, obwohl es einige wesentliche Unterschiede gab.

"Der größte Unterschied, den ich bemerkt habe, sind die Paprikas", sagte Dufour. "Diese besondere Paprika hat eine sehr charakteristische J-Haken-Form. Aber bei der Schwerelosigkeit bildeten die Früchte keinen J-Haken, und sie warenin alle Richtungen gerichtet, was zeigt, dass dies eine schwerkraftspezifische Reaktion für diese Pflanze sein könnte, die im Orbit nicht beobachtet werden würde.“

Wissenschaftler haben bereits zwei Unterschiede zwischen @Space_Stationund auf der Erde angebaute Chilis🌶️:
-Die Keimung der Paprika verzögerte sich um ~zwei Wochen am @Space_Station
-Die Stiele, die die Blüten und Früchte verbanden, waren eher gerade als gebogenhttps://t.co/LZfGGHvYUc pic.twitter.com/K54Wmubwrg

— ISS-Forschung @ISS_Research 1. Dezember 2021

Das Blattgemüse, das auf der ISS angebaut wurde, neigte andererseits dazu, sich mehr auszubreiten und "freier auszusehen", da sie "nicht durch die Schwerkraft eingeschränkt" wurden, erklärte Dufour. "Das haben wir auch bei allen bemerktunserer Ernten ist die Wachstumsrate, die wir auf der ISS gegenüber dem Boden sehen, wahrscheinlich um einige Tage bis eine Woche verzögert. Das ist keine große Auswirkung, aber es ist immer noch ein Unterschied."

Wenn die Chilischoten zur Erde zurückkehren, wird sich das PH-04-Team von Kennedy darauf konzentrieren, die Daten auszuwerten und Proben von der ISS zu untersuchen, um festzustellen, wie gut sie gewachsen sind und wie das Wachstum weiter verbessert werden kann.

"Wir werden den Capsaicin-Gehalt in diesen Paprikas messen, um zu sehen, wie scharf sie sind. Wir werden auch die Samen der zurückgegebenen Früchte bewerten und sehen, ob wir einige davon keimen können", erklärte Dufour. "Wir werden uns auch den Nährwert ansehen und diesen Wert im Vergleich zu Früchten bewerten, die wir auf dem Boden anbauen."

Falls Sie sich gefragt haben, nein, die bodengebundenen Forscher werden keine Geschmackstests mit den Weltraumpaprika machen, wenn sie zurückkommen. Aber sie haben irgendeine Form von Geschmackstests durchgeführt, „bevor wir diese Sorten hochgeschickt haben –Das ist ungefähr so ​​​​nah wie möglich. Aber die Astronauten scheinen sie sichtlich genossen zu haben.“

Was ist die nächste interstellare Pflanze?

Nach dem Erfolg der PH-04-Paprikaschoten wollen die Forscher als nächste Anbauexperimente Zwergtomaten anbauen und verschiedene Blattgemüsesorten ausprobieren. Das Team von Kennedy hat auch die Rahmenbedingungen für den Anbau von Microgreens, Hülsenfrüchten und Kräutern geschaffenauf der ISS in naher Zukunft. Die APH hat auch ein Baumwollexperiment geplant und Veggie wird andere Pflanzentests durchführen, bevor Astronauten es verwenden, um später mehr Nahrung anzubauen.

Wir werden in absehbarer Zeit keine Weltraumgärten voller üppiger und wählerischer Calatheas oder robuster Sukkulenten sehen; wir können jedoch erwarten, dass die NASA in Zukunft ihre kleinen Weltraumfarmen vergrößern wird. „Wir lernen derzeit sowohl von Veggie als auch von APH, die sich an den beiden völlig entgegengesetzten Enden des Leistungsspektrums befinden", erklärte Dufour. "Wir untersuchen im Wesentlichen die Kompromisse und Vorteile beider Systeme und integrieren diese in unsere Zukunftspläne. Es wird irgendwo dazwischen liegenin Bezug auf die Fähigkeit."

Bedeutet das, dass wir Artemis-Astronauten sehen werden, die Tacos mit frischen Zutaten genießenwährend sie zum und vom Mond reisen? Es ist wahrscheinlich. „Ich hoffe auf jeden Fall, dass wir Astronauten sehen werden, die Paprika, Tomaten und alles andere, was uns sonst noch einfällt, bei allen Missionen essen“, sagte Dufour.

Wenn die ehrgeizigen Fristen eingehalten werden, um Astronauten zum nächsten Kapitel der Weltraumforschung zu führen, werden sie ein Andenken an den hellblauen Punkt, den sie hinterlassen haben, in Form von leuchtenden, nahrhaften Früchten undGemüse – ein Hauch von Heimat.