De Start vun der NASA Artemis 1 Missioun op de Mound am November huet e weidere Schrëtt op der Rees markéiert, déi enges Daags dozou féieren, datt d'Mënschen eisen noosten planetareschen Noper, de Mars, besichen. Eng mënschlech Missioun wäert schlussendlech op den Fersen vu multiple Roboter Raumschëffer verfollegen, déi lescht vun deenen d'Landung vum Perseverance Rover um roude Planéit am Februar 2021 war. si sinn de Schutz vun der Sonnestrahlung an der Crew Gesondheet, inklusiv wéi een am beschten nährstoffaarme Liewensmëttel liwwert. De Fokus an d'Erausfuerderung fir vill Experten déi lescht studéieren ass wéi een déi latente Mängel vermeide kann duerch de konstante Konsum vu gefruergetrockene Liewensmëttel. D'Disponibilitéit vu frësche Liewensmëttel wäert selbstverständlech e grousse gesondheetlechen a psychologesche Virdeel sinn, an dofir wäert et néideg sinn Planzen ënnerwee ze wuessen an z'ernimmen. An dësem Artikel iwwerpréiwen d'Auteuren aktuell Donnéeën a Fuerschung iwwer Ernährung, medizinesch a psychologesch Virdeeler, a méiglech Methoden fir Kulturen am déiwe Raum ze wuessen.
No der NASA erschéngen fënnef grouss Gefore während laange Raumfluch: Raumstrahlung, Isolatioun a Begrenzung, Distanz vun der Äerd, niddereg Schwéierkraaft an dat feindlecht an zouene Ëmfeld vun engem Raumschëff. Lieweg Planzen a frësch ugebaut Liewensmëttel kéinten eng grouss Roll spillen fir dräi vun dësen z'ënnerstëtzen: Ernährung, medizinesch Bedierfnesser a Crew Psychologie.
Ernährung
D'Ernärungsbalance vu Liewensmëttel, déi fir Raummissioune geliwwert ginn, muss perfekt ugepasst sinn fir eng Crew fir eng laang Rees a gudder Gesondheet z'erhalen
D'Ernärungsbalance vu Liewensmëttel, déi fir Raummissioune geliwwert ginn, muss perfekt adaptéiert sinn fir eng Crew fir eng laang Rees a gudder Gesondheet z'erhalen. Well d'Ressourcen vun der Äerd schwéier wäerte sinn, ass et e kritescht Zil genee déi richteg Ernärung a seng präzis Form ze bestëmmen.
All Defizit vun wesentlechen Nährstoffer ze vermeiden ass déi offensichtlech Erausfuerderung, an detailléiert Ernärungsbedürfnisser goufen vun der NASA studéiert. Vill vum aktuellen Space Food 'System' ass awer bewisen datt et e Mangel ass. Besonnesch déi laang Ambientlagerung vu Liewensmëttel induzéiert d'Degradatioun vu Vitaminnen A, B1, B6 a C.
Kumulativ duerchschnëttlech Gewiichtsverloscht fir Astronauten ass 2.4 Prozent pro 100 Deeg an der Mikrogravitatioun, och mat strenge resistive Übungs-Géigemoossnamen. Astronauten hunn och gewisen datt se ënner Ernärungsdefiziter u Kalium, Kalzium, Vitamin D a Vitamin K leiden, well d'Liewensmëttel geliwwert et hinnen net erlaben den alldeeglechen Ufuerderungen ze erfëllen.
Planzen enthalen natierlech Vitamine a Mineralstoffer, an den direkten Konsum vu frësche Liewensmëttel géif de Problem vun der Lagerung vermeiden. Konsuméiere wier also e super Ergänzung zu gefruergetrockene Liewensmëttel.
Den Astronaut Scott Kelly huet stierwen Weltraum Zinnias zréck op d'Gesondheet op der ISS gekëmmert. Hien huet e Bouquet vun de Blummen an der Cupola géint den Hannergrond vun der Äerd fotograféiert an d'Foto op sengem Instagram fir Vältesdag 2016 gedeelt.
Medezin
Zousätzlech zu Vitaminnen a Mineralstoffer synthetiséieren Planzen vill verschidde sekundär Metaboliten. Dës Verbindunge kënne vu grousser Hëllef sinn fir Gesondheetsprobleemer ze vermeiden. Zum Beispill ass Folat an der DNA Reparatur involvéiert, awer seng Ufuerderunge ginn op nëmmen 64 Prozent vun de Fluchdeeg erfëllt. Well Telomeren, d'Enn vu Chromosomen, bewisen sinn datt se wesentlech während laange Flich verännert goufen, kann d'Ergänzung vu Folat iwwer frësche Planzen hëllefen, genetesch Alterung a Kriibsvirkommen ze reduzéieren.
Ënnert anere Beispiller, carotenoid-räich Geméis kéint Auge Verzerrung duerch Mikrogravitatioun verhënneren, während eng gedréchent Plum-Diät hëllefe kann duerch Stralung-induzéiert Knochenverloscht verhënneren. Vill Planzen enthalen Antioxidantien déi eng grouss Hëllef kënne sinn fir mënschlech DNA vu Stralung-induzéierte Mutatiounen ze schützen. Wéi och ëmmer, eng Planzbaséiert Ernährung ass net genuch an aner Léisunge mussen entwéckelt ginn fir Astronaute vu Stralung ze schützen.
Psychologie
Zousätzlech zu Vitaminnen a Mineralstoffer synthetiséieren Planzen vill verschidde sekundär Metaboliten
Well d'Isolatioun an d'Distanz e wesentleche Belaaschtung op d'mental Gesondheet vun den Astronauten setzen, ass d'Iessen eng vun de wichtegsten Zäiten fir d'Stëmmung ze beliichten. Gefriessgetrocknegt Iessen bei all Molzecht schaaft Menü Middegkeet an Astronauten tendéieren manner mat der Zäit ze iessen. Frësch Iessen iessen kann dës Middegkeet reduzéieren, net zulescht an der Varietéit a Form an Textur.
Eng aner Aktivitéit, déi fir d'mental Gesondheet vun der Crew profitéiert ass Hortologie. Planzen wuessen ass bewisen datt se enorm positiv Effekter hunn, well et den Astronauten d'Gefill ginn mat engem Stéck Äerd ze reesen. E puer Studien hu probéiert d'Planzen ze fannen mat de gënschtegsten psychologeschen Effekter, well se e ganz wichtege Faktor fir d'mental Gesondheet vun der Crew kënne sinn. Zum Beispill kënnen d'Erdbeere positiv psychologesch Äntwerte verbesseren, wéi Kraaft a Selbstschätzung, reduzéieren Depressioun a Stress, während Koriander d'Schlofqualitéit verbesseren kann.
Also, Planz-baséiert Weltraumbaueren ass interessant op Ernährungs-, psychologeschen a medizinesche Niveau. Wéi och ëmmer, de Mangel u Raum an déi speziell Wuesstumsbedéngungen limitéiert d'Zuel an d'Wiel vu Kulturen.
Déi aktuell Wiel vun de benotzte Kulturen variéiere jee no de Critèren déi ënnersicht goufen an dem Feld (Ernährung, Psychologie a Medizin) favoriséiert. E puer Planzen mat enger laanger Haltbarkeet kënne praktesch sinn, wéi Weess oder Kartoffel, awer hunn den Nodeel datt se virum Konsum gekacht sinn. En anere Faktor fir ze berücksichtegen ass de Fortpflanzungssystem an de Bestëmmungsmodus vun de Planzen, well Déieren (wéi Insekten) net u Bord sinn erlaabt.
Eng Lëscht vu potenziellen Ernte fir am Weltraum ze wuessen gouf etabléiert, e puer vun deenen schonn u Bord kultivéiert goufen. D'Auteuren hunn Ernärungs- an agronomesch Critèren als Tools gewielt fir se ze wielen. Also, fir psychologesch Effekter, gouf e Wäert vun engem (min) bis véier (max) dem Geschmaach an der Erscheinung vun der Erntegung oder essbarem Planzdeel zougeschriwwen.
Dësch vu verschiddene Kulturen mat hiren Ernärungs-, medizineschen, agronomeschen a psychologesche Charakteristiken gëeegent fir laang Missiounen am Weltraum.
Wuesse Planzen an engem Raumschëff
De Weltraum stellt zwou grouss Quelle vu Stress fir Planzen: kosmesch Stralung a Mikrogravitatioun.
Stralung beaflosst de Planzewachstum negativ a erhéicht d'Risike vu genetesche Mutatiounen, sou datt de Schutz vu Planzen virun der Strahlung eng Prioritéit sollt sinn. Iwwerdeems Stralung enthale ka mat Hëllef vu Blei- an/oder Waasserschëlder enthale sinn, stellt dëst eng zousätzlech Mass duer fir an Ëmlafbunn ze setzen. Eng gutt Léisung, déi aus dem Lockheed Martin sengem Mars Base Camp (2018) staamt, ass Brennstofflagerung als Stralungsschild ze benotzen.
D'Mikrogravitatioun, op der anerer Säit, behënnert d'Planzewachstum net wesentlech, obwuel et et kéint verlangsamen. Wéi och ëmmer, d'Äntwert vun der Planz ënnerscheet sech no der Spezies, well d'Mikrogravitatioun den Genom Ausdrock vun der Planz beaflosst. Et gouf entdeckt datt, an der Mikrogravitatioun, Planzen méi Stress-Zesummenhang Genen ausdrécken, wéi Hëtzt-Schock-Genen, an hir Produktioun vu Stress-Zesummenhang Proteinen erhéijen. Ausserdeem goufe fonnt datt Somen verschidde Konzentratioune vu Metaboliten hunn a verspéiten Keimung.
D'Mikrogravitéit beaflosst och d'Mikro-Ëmfeld vun der Planz, sou wéi de Mangel u Bewegung vun der Atmosphär, eng ongewéinlech atmosphäresch Zesummesetzung a Schwieregkeete beim Waasser (mat oder ouni Ënnerstëtzung) ze kreéieren. Et gëtt keng Loftkonvektioun am baussenzege Raum, also wann d'Wuessstatioun net genuch ventiléiert ass, bleift all Gas, deen d'Planz emittéiert, ronderëm seng Uewerfläch. Et gouf gewisen datt d'Akkumulation vu gasfërmegen Ethylen ronderëm d'Blieder vun de Planzen zu enger abnormaler Entwécklung vu Blieder resultéiert. Aner Gase, wéi Kuelendioxid, präsent an héije Konzentratioune an engem Raumschëff, kënne fir e puer Planzen fatal sinn. Dee selwechte Problem entsteet fir Planzbewässerung, sou datt d'Entwécklung vun enger Methode déi d'Wurzelen net erdrénkt wäert gebraucht ginn.
D'Äntwert vun der Planz op d'Weltraumëmfeld ass méi schwéier ze evaluéieren. E puer Aspekter vun deem Ëmfeld, wéi begrenzte Raum, kënnen eis Wiel op Zwergvarianten riichten. Wéi och ëmmer, e puer aner Aspekter wéi d'Reaktioun vun der Planz op Mikrogravitatioun variéieren jee no Arten a Varietéiten. Och wann d'Experimenter weiderfuere mussen, sinn eng gewëssen Unzuel u Planzen scho getest a beschriwwe ginn als fäeg am Weltraum ze wuessen a mir kënnen se als Basis benotzen.
D'Entwécklung vun enger selbstänneger Planzkammer, déi all d'nährstoffaarme Bedierfnesser vun Astronauten ofdeckt, kéint Joerzéngte daueren, awer d'Benotzung vu klenge Kammern als komplementär Moossname kéint d'Crew hëllefen mat Defiziter u Vitaminnen an Nährstoffer (déi a verpackte Liewensmëttel geännert ginn) an Diätmiddegkeet reduzéieren.
Mark Vande Hei, Shane Kimbrough, Thomas Pesquet, Akihiko Hoshide a Megan McArthur vun der Space X Crew-02 poséieren mat hirer Ernte vu roude a grénge Chili Peppers an der ISS am Joer 2021 fir d'Plant-Habitat 04 Enquête.
Bioregenerative Liewen Ënnerstëtzung System
Gefriergetrocknegt Iessen bei all Molzecht schaaft Menü Middegkeet an Astronauten tendéieren manner mat der Zäit ze iessen
An engem Raumschëff ass de Raum limitéiert. Dofir hänkt den Erfolleg vun der Missioun vu regenerativen Systemer of, déi a Life Support Systems (LSS) agebonne sinn, déi benotzte Matière an benotzbar Matière recycléiere kënnen. Den Environmental Control and Life Support System (ECLSS) installéiert an der International Space Station (ISS) produzéiert Sauerstoff a Waasser andeems Kuelendioxid an Urin recycléiert ginn; en ähnleche System wäert fir laang Raumflich gebraucht ginn.
D'Iddi vun engem bioregenerativen LSS (BLSS) gouf an den 1960er Jore gebuer fir d'Liewensmëttelproduktioun an d'Recycling vun Offallmaterialien (zum Beispill fecal Matière) un d'ECLSS ze enthalen. E BLSS mat Bakterien a Algen kéint benotzt ginn fir de Stickstoff a festen Offäll zréck an eng benotzbar Form vun organesche Stickstoff ze recycléieren déi Planzen absorbéiere kënnen. En Experiment no deem Prinzip - d'Micro Ecological Life Support System Alternative (MELiSSA) - gouf zënter den 1990er vun der Europäescher Weltraumagence entwéckelt a geleet.
Wéi och ëmmer, wéi mir méi héich Planzen an der BLSS enthalen, musse mir hir Integratioun mat den aneren existente Ëmweltkontrolltechnologien studéieren, wat eng nei Erausfuerderung duerstellt. D'Bestëmmung vun de Käschte an d'Nohaltegkeet vun dëse méi klenge Liewensmëttel-Ernteproduktiounssystemer wäert kritesch Informatioun ubidden fir sech op eng méi grouss BLSS z'entwéckelen.
Schematesch Diagramm vum zweeten Design vun der poröser Röhre Planz Wuesstem Eenheet.
Entwécklung vun enger Planz Wuesstem Chamber
D'Benotzung vun engem hydroponesche System fir Cropen ze wuessen ass eng attraktiv Méiglechkeet, well et Planzen am Waasser wächst anstatt op e Buedemähnleche System ze vertrauen. Déi lescht bäidréit d'Raumschëff Gewiicht an de Risiko vu Partikelen déi ronderëm schwiewen, zwee Aspekter déi et Nodeel maachen. Den Advanced Plant Habitat (APH) installéiert an der ISS huet schonn eng Varietéit vun Zwerg Weess ugebaut mat engem hydroponesche System mat engem poröse Réierbewässerungssystem an engem Rootmodul agebonnen deen Arcillit enthält an e luesen Dünger.
Fir d'Crew hir hortikulturell Aktivitéiten ze vereinfachen an ze garantéieren datt Planzen an engem optimalen Ëmfeld wuessen, muss de Kulturzyklus vun der Ernte voll vun engem Computer iwwerwaacht ginn. Esou en Iwwerwaachungssystem gouf am Joer 2018 an der Antarktis getest. D'Benotzung vun engem deelweis automatiséierte System fir d'Ernte wuessen wäert sécherstellen datt d'Crew vun der Präsenz vu Planzen am Raumschëff profitéiert (duerch d'Manipulatioun) a vermeit datt d'Fro vun der Landwirtschaft ze laangwiereg gëtt. Tatsächlech ass de Raum fir Planzen ze wuessen nach net präzis definéiert a verschidde Experimenter a Raumähnlech Ëmfeld (wéi den HI-SEAS) hu gewisen datt dës Aktivitéit laang ka ginn.
Planzen wuessen ass bewisen datt se enorm positiv Effekter hunn, well et den Astronauten d'Gefill ginn mat engem Stéck Äerd ze reesen
Schlussendlech ass de Geméisproduktiounssystem vun der NASA, oder Veggie, (lancéiert am Joer 2014), deen e wuessende Gebitt vun 0.11 m² ubitt, e super Beispill vun enger Planzewuesstum Eenheet déi u Bord vun engem Raumschëff benotzt ka ginn, well se scho getest gouf op der ISS. Wat d'Liichtfuerderung ugeet, gi LEDe mat zwou verschiddene Wellelängten benotzt: rout (630 nm) a blo (455 nm) well Planzen méi effizient ënner dëse Wellelängten wuessen. Eng gréng LED kéint och néideg sinn fir der Planz hir natierlech Faarf ze ginn, sou datt d'Identifikatioun vu Krankheeten erliichtert gëtt an d'Crew un d'Äerd erënnert.
Mizuna (japanesch Kabes), roude Romaine Zalot an Tokyo Bekana (Chinesesch Kabes) ugebaut an der Veggie Eenheet an der ISS.
Raumbedéngungen kreéieren Stress fir béid Mënschen a Planzen, sou datt den Design vu Planzen, déi am Raumschëff wuessen kënnen an hëllefen e puer vun de Stress ze entlaaschten, déi Astronauten erliewen, gëtt am Moment studéiert.
Genen, déi an de Stressreaktiounen vu Planzen involvéiert sinn, goufen identifizéiert, awer fir dës Effekter ze reduzéieren oder ze reduzéieren, mussen d'Wëssenschaftler den Ausdrock vun existente Genen änneren oder Raumadaptatiounsgenen an d'Genomen addéieren. Dëst kann erreecht ginn mat der Gen-Editioun an e puer Kandidatgenen si scho speziell identifizéiert a studéiert. Zum Beispill, ARG1 (Altered Response to Gravity 1), e Gen bekannt fir d'Schwéierkraaftreaktiounen a Planzen op der Äerd ze beaflossen, ass am Ausdrock vun 127 Genen involvéiert am Zesummenhang mat der Raumfluchadaptatioun. Déi meescht vun den Genen, déi am Ausdrock am Raumfluch geännert goufen, goufen Arg1-ofhängeg fonnt, wat suggeréiert eng grouss Roll fir dat Gen an der physiologescher Adaptatioun vun ondifferenzéierten Zellen op Raumfluch. HsfA2 (Heat Shock Factor A2) huet e wesentlechen Effekt op Raumfluchadaptatioun, zum Beispill duerch Stärkebiosynthese. D'Zil ass Stress-induzéiert Genen ze beeinträchtigen a profitabel ze förderen.
Aner Genen, genannt Weltraumadaptatiounsgenen, sou wéi Genen am Zesummenhang mat Stralung, Perchlorat, Zwergismus a Kälttemperatur, si potenziell derwäert ze studéieren, well se Planzen hëllefe géint déi haart Konditioune vum Weltraum widderstoen. Zum Beispill, Mikroorganismen ugepasst un hypersaline Ëmfeld besëtzen Genen fir UV Resistenz a Perchlorat Resistenz. Vill Zwergzorten (z.B. vu Weess) si schonn op der ISS kultivéiert ginn an d'Zwergkirschtomate 'Red Robin' kéint am ISS am Kader vum Veg-05 Experiment vun der NASA ugebaut ginn.
Mir kënnen och Planzen fir d'Gesondheet vun Astronauten designen. Promotioun vun der Akkumulation vun nëtzlechen Verbindungen, e ganz Kierper essbare Planzen ze maachen fir Offall ze reduzéieren oder Planzen ze designen fir Medikamenter géint d'Nebenwirkungen vum Weltraum op Astronauten ze produzéieren si méiglech Weeër fir Planzen nëtzlech fir d'Crew ze maachen.
Eng Whole-Body Edible and Elite Plant (WBEEP) Strategie gouf op Kartoffelplanzen benotzt, fir Kartoffelstämm a Blieder iessbar ze maachen andeems d'Solanin dovunner ofgeschaaft gëtt. Fir seng Produktioun ze hemmen, ginn entweder d'Gen, déi et produzéieren, gestoppt oder mutéiert duerch Geneditatioun. Dës WBEEP Kartoffel ze kreéieren huet Virdeeler well et eng liicht kultivéiert Planz ass déi eng gutt Energiequell ass a sech bewisen huet an schwieregen Konditiounen wéi Plaz ze wuessen. D'Planzen goufen och befestegt fir den Nährstoffbedürfnisser vum mënschleche Kierper voll ze erfëllen.
Stralung beaflosst de Planzewachstum negativ a erhéicht d'Risike vu genetesche Mutatiounen, sou datt de Schutz vu Planzen virun der Strahlung eng Prioritéit sollt sinn
Ee vun den Haaptprobleemer fir d'Gesondheet vun den Astronauten an der Mikrogravitatioun ass de Verloscht vun der Knachdicht. Eis Schanken sinn dauernd equilibréiert tëscht Wuesstem a Resorptioun, sou datt Schanken op Verletzungen oder Ännerungen an der Ausübung reagéieren. Zäit an der Mikrogravitatioun ze verbréngen stéiert dëst Gläichgewiicht, kippt Schanken a Richtung Resorptioun, sou datt Astronauten d'Knachmass verléieren. Dëst kann mat engem Medikament behandelt ginn, genannt Parathyroid Hormon, oder PTH, awer et erfuerdert regelméisseg Injektiounen an huet e ganz kuerzen Haltliewen, wat problematesch ass fir laang Raumflich. Dofir gouf eng transgen Salat, déi PTH produzéiert, konstruéiert.
D'Planzen ze designen, déi am Weltraum kënne wuessen a fir Astronauten nëtzlech sinn, ass nach ëmmer a senger fréicher Etapp vun der Fuerschung. Allerdéngs sinn hir Perspektiven ganz villverspriechend a gi vun alle grousse Raumfaartagenturen studéiert. Bauen vun enger Planz Wuesstem Chamber an der unwelcoming Ëmfeld vum Weltraum erfuerdert nach Aarbecht. Eng vun den Erausfuerderunge wäert et sinn, de bioregenerativen Deel vum BLSS un de scho bestehenden LSS ze addéieren. Eng aner Erausfuerderung ass d'Noutwennegkeet vun enger besserer Wiel vu Kulturen, déi u Bord ugebaut ginn, fir souwuel Plazbedéngungen z'erhalen a bedeitend Ausbezuelen ze bidden. Awer duerch d'Verbreedung vu Wëssen an der Planzezucht, d'Gene-Editioun an de gewielte Kulturen erlaabt datt se weider un d'Raumbedéngungen adaptéiert ginn an d'Ernährungs- a Gesondheetsbedürfnisser vun enger Crew passen.
Eng Quell: https://room.eu.com