Bohatá sklizeň v antarktickém skleníku je příslibem pro měsíční zemědělství

Tým vědců přezimující na vzdálené stanici v Antarktidě sklidil plodiny vypěstované v technicky vyspělém skleníku určeném k testování technologií, které by jednoho dne mohly nakrmit průzkumníky na Měsíci a Marsu.

Skleník s názvem EDEN ISS provozuje Německé centrum pro letectví a kosmonautiku (DLR), které spolupracuje s NASA na výzkumu vesmírného zemědělství. V současné době ve čtvrté sezóně skleník pěstuje rostliny aeroponicky, což znamená, že kořeny rostlin jsou zavěšeny ve vzduchu; živiny a voda jsou dodávány ve formě speciálně vytvořené mlhy bez přítomnosti půdy.

Skleník je součástí Neumayerovy stanice III, antarktické výzkumné stanice provozované německým institutem Alfreda Wegenera z Helmholtzova centra pro polární a mořský výzkum v Bremerhavenu.

Botanik NASA Jess Bunchek, jeden z 10 členů posádky současné 14měsíční mise, se musí každý den vydat 1300 stop (400 metrů) do 40stopého (12m) kontejneru, aby zkontroloval úrodu.

Během společné tiskové konference DLR/NASA konané v úterý (4. května) se Bunchek připojil přímo ze skleníku a připustil, že trek nemusí být vždy příjemný. S teplotami klesajícími až na minus 58 stupňů Fahrenheita (minus 50 stupňů Celsia), větry, které často odpovídají hurikánu, a častým bílením, má správkyně skleníku někdy jen zábradlí, které ji dovede na její pracoviště.

Nicméně, Bunchek řekl, že práce se vyplácí: Jíst čerstvou zeleninu a být v přítomnosti zelených rostlin má na izolované průzkumníky nesmírně povznášející účinek.

"Jsem tu několik měsíců a mohu říci, že je to moje oblíbená část dne. Zjišťuji, že se zde moje energie zvedá," hlásil Bunchek ze skleníku. "Nemáme mnoho stimulace pro smysly: žádné stromy, žádná zeleň. Ve skutečnosti se délka našeho dne právě teď výrazně zkracuje. Tím, že jsme tu déle než rok, procházíme velkou senzorickou deprivací."

Tak blízko Marsu, jak jen to jde

DLR se rozhodlo umístit experimentální modul na stanici Neumayer přesně kvůli nelítostnému prostředí, které je tak blízko, jak se člověk může dostat k měsíčním nebo marťanským podmínkám na Zemi, Daniel Schubert, vedoucí projektu EDEN ISS z DLR Institute of Space Systems v Brémách, řekl na stejné tiskové konferenci.

Skleník má 130 čtverečních stop (12 čtverečních metrů) pěstební plochy, což je dost na to, aby posádce poskytlo dostatek čerstvých produktů, které okořenily jejich jídelníček potravinami s dlouhou trvanlivostí.

"Zavádíme tři hlavní technologie pro pěstování rostlin," řekl Schubert. "K zajištění světla používáme vodou chlazená LED světla, kořeny rostlin postřikujeme každých pět minut živným roztokem a vstřikujeme oxid uhličitý do atmosféry kolem plodin a kontrolujeme vlhkost a teplotu."

Připraveno k letu do roku 2030

Systémy zavlažování a dodávání živin běží zcela autonomně, řekl Schubert, což Bunchek umožnilo soustředit se na její vědeckou práci, která zahrnuje studium nutričních profilů plodin, aby pomohla vybrat nejlepší a nejvýživnější odrůdy k odeslání do vesmíru.

Autonomie je důležitým požadavkem pro budoucí skleník na povrchu Měsíce nebo Marsu, protože členové posádky na takových misích nebudou mít čas na zatěžující zahradničení.

Schubert řekl, že DLR již pracuje na technologiích, které by dále zlepšily autonomii skleníku, protože se agentura posouvá k vybudování pozemského demonstrátoru lunárního skleníku do roku 2025.

„Pracujeme na vývoji robotické paže, která by mohla s pomocí umělé inteligence sklízet okurky, ošetřovat rostliny a řezat listy,“řekl Schubert. "Vyvíjíme také aplikace pro velká data, které by pomohly zmírnit rizika uvnitř kontejneru."

Do roku 2030, řekl Schubert, vesmírná agentura doufá, že bude mít připravený návrh pro stavbu skutečného lunárního skleníku.

Skleník na Měsíci nebo Marsu bude muset být součástí uzavřeného systému, který bude recyklovat lidský odpad a oxid uhličitý z atmosféry, aby poskytl potravu a kyslík pro posádku. EDEN ISS zatím běží v režimu, který Schubert popsal jako polouzavřená smyčka, a shromažďuje odpařující se vodu přes odvlhčovací systém.

Nejlepší rukola, jakou jsem kdy jedl

Bunchek, který také pracuje na systému NASA Vegetable Production System (Veggie), minizahrádce produkující čerstvou zeleninu na Mezinárodní vesmírné stanici, uvedl, že se zdá, že rostlinám se ve skleníku vyspělých technologií daří a nezaostávají za konvenčně pěstovanými plodinami.

"Rukola, kterou jsme sklidili, byla nejlepší, co jsem kdy měl," řekl Bunchek. "Úžasná chuť."

Vědci z expedice se už těší na úrodu rajčat, okurek, paprik, brokolice a květáku.

"Tvoří se stovky rajčat, i když ještě nic nedozrálo," řekl Bunchek. "Je to také poprvé, co jsme ve skleníku pěstovali brokolici a květák, což je velmi vzrušující, protože jsme nečekali, že květák vyrazí nějaké hlávky. Čekali jsme, že to budou listy, takže to bylo opravdu pěkné překvapení."

Jak nakrmit posádku na Marsu

K plnému uspokojení nutričních potřeb posádky na Marsu nebo Měsíci by takový skleník potřeboval plochu 430 až 540 čtverečních stop (40 až 50 metrů čtverečních) na člena posádky, podle Ray Wheelera, rostlinného biologa z NASA Kennedy. Space Center, který také vystoupil na tiskové konferenci.

Schubert však dodal, že vesmírné agentury se zabývají tím, co nazývají hybridní potravinová strategie, která kombinuje čerstvě vypěstované plodiny se zásobami ze Země.

"Budeme produkovat plodiny s vysokým obsahem vody, jako jsou ty, které máme v kontejneru EDEN ISS, přímo na místě, na povrchu Marsu," řekl Schubert. "A vezmeme s sebou věci, jako je rýže, pšenice, kukuřice a bramborový prášek, protože to můžete velmi snadno skladovat, nemusíte je sušit mrazem a je velmi snadné je přepravovat."

Wheeler dodal, že někteří výzkumníci studují možnost přidat zdroj živočišných bílkovin do budoucího zařízení pro vesmírné zemědělství ve formě hmyzu, který by se živil nepoživatelnými částmi sklizených rostlin.

"Mohli byste získat nějaké jídlo z tohoto nepoživatelného rostlinného materiálu, který by mohl být považován za odpad," řekl Wheeler. "Existují způsoby, jak vytvořit a získat nějaké jídlo pomocí jakýchsi druhotných konzumentů nepoživatelné biomasy. Pokud si vyberete správné organismy, můžete získat vysoce hodnotné jídlo. Můžete také použít houby a houby."

Tato technologie by mohla být v budoucnu použita také v městských sklenících a vertikálních farmách, aby pomohla zvýšit produktivitu zemědělství po celém světě, dodal Bunchek.