Uzaydaki bitkiler - Plants in space

Dünya yörüngesindeki bir uzay istasyonunda çiçek açan Zinnia bitkisi

Büyüme bitkilerde de uzaydan çok bilimsel ilgi ortaya etmiştir. 20. yüzyılın sonlarında ve 21. yüzyılın başlarında, bitkiler genellikle, bazen uzay bahçeleri olarak adlandırılan, ağırlıksız ancak basınçlı kontrollü bir ortamda yetiştirilmek üzere düşük Dünya yörüngesinde uzaya götürüldü. İnsanlı uzay uçuşu bağlamında, yiyecek olarak tüketilebilir ve/veya ferahlatıcı bir atmosfer sağlayabilirler. Bitkiler, değerli oksijen üretmek için havadaki karbondioksiti metabolize edebilir ve kabin nemini kontrol etmeye yardımcı olabilir. Uzayda büyüyen bitkiler, insan uzay uçuşu ekiplerine psikolojik bir fayda sağlayabilir. Genellikle bitkiler, uzay bahçelerini daha da geliştirmek veya bilimsel deneyler yapmak için yapılan çalışmaların veya teknik gelişimin bir parçasıydı. Bugüne kadar uzaya götürülen bitkiler, uzay aracının işlevselliğine yalnızca sınırlı katkılarla, çoğunlukla bilimsel ilgiye sahipti, ancak Apollo Ay ağacı projesi az çok ormancılıktan ilham alan bir görevdi ve ağaçlar bir ülkenin iki yüzüncü yıl kutlamalarının bir parçasıydı.

Uzayda bitki yetiştirmedeki ilk zorluk, bitkilerin yerçekimi olmadan nasıl büyüyeceğidir. Bu, yerçekiminin kök gelişimi üzerindeki etkileri, uygun aydınlatma türlerinin sağlanması ve diğer zorluklarla ilgili zorluklarla karşılaşmaktadır. Özellikle, köke besin kaynağının yanı sıra besin biyojeokimyasal döngüleri ve toprak bazlı substratlardaki mikrobiyolojik etkileşimler özellikle karmaşıktır, ancak hipo ve mikro-yerçekiminde uzay çiftçiliğini mümkün kıldığı gösterilmiştir .

NASA, astronotları beslemeye yardımcı olmak ve uzun süreli uzay uçuşları için psikolojik faydalar sağlamak için uzayda bitki yetiştirmeyi planlıyor. 2017 yılında, ISS'de bir bitki büyütme cihazında, Çin lahanasının 5. mahsulü ( Brassica rapa ) mürettebat tüketimi için bir pay içerirken, geri kalanı çalışma için saklandı. Uzaydaki bitkilerle ilgili erken bir tartışma, 1869'da " The Brick Moon " adlı kısa öyküde brick moon uzay istasyonundaki ağaçlardı .

Tarih

ISS için Sebze Üretim Sistemi tartışılıyor

2010'larda uzun vadeli uzay görevleri için artan bir istek vardı ve bu da astronotlar için yiyecek olarak uzaya dayalı bitki üretimine yönelik arzuya yol açtı. Bunun bir örneği, Dünya yörüngesindeki Uluslararası Uzay İstasyonu'ndaki sebze üretimidir. 2010 yılına kadar, Uluslararası Uzay İstasyonu'nda 20 bitki büyüme deneyi yapıldı .

Çeşitli deneyler, bitki büyümesi ve dağılımının mikro-yerçekimi, uzay koşulları ile Dünya koşulları arasındaki karşılaştırmaya odaklanmıştır. Bu, bilim adamlarının belirli bitki büyüme modellerinin doğuştan mı yoksa çevresel olarak mı yönlendirildiğini keşfetmelerini sağlar. Örneğin, Allan H. Brown 1983 yılında Columbia Uzay Mekiği'nde fide hareketlerini test etti . Ayçiçeği fide hareketleri yörüngedeyken kaydedildi. Fidelerin yerçekimi olmamasına rağmen hala rotasyonel büyüme ve çevreleme yaşadıklarını gözlemlediler, bu davranışların içgüdüsel olduğunu gösterdiler.

Diğer deneyler, bitkilerin düşük yerçekimi koşullarında bile gravitropizm sergileme yeteneğine sahip olduğunu bulmuştur . Örneğin, ESA'nın Avrupa Modüler Yetiştirme Sistemi, bitki büyümesi ile deney yapılmasını sağlar; Minyatür bir sera görevi gören Uluslararası Uzay İstasyonu'ndaki bilim adamları, bitkilerin değişken yerçekimi koşullarında nasıl tepki verdiğini araştırabilirler. Gravi-1 deneyi (2008) , kalsiyum bağımlı yollar üzerinde mercimek fidesi büyümesini ve amiloplast hareketini incelemek için EMCS'yi kullanmıştır. Bu deneyin sonuçları, bitkilerin çok düşük seviyelerde bile yerçekiminin yönünü algılayabildiklerini buldu. EMCS ile yapılan daha sonraki bir deney, çeşitli yerçekimi değişikliklerini uyarmak için bir santrifüje 768 mercimek fidesi yerleştirdi; Gravi-2 (2014) adlı bu deney, bitkilerin çeşitli yerçekimi seviyelerinde büyürken kalsiyum sinyallerini kök büyümesine doğru değiştirdiğini göstermiştir.

Birçok deney, belirli bir büyüme davranışının aksine, genel bitki büyüme modellerini gözlemlemede daha genel bir yaklaşıma sahiptir. Örneğin, Kanada Uzay Ajansı'ndan yapılan böyle bir deney, beyaz ladin fidelerinin, yerçekimi önleyici uzay ortamında Dünya'ya bağlı fidelere kıyasla farklı şekilde büyüdüğünü buldu ; uzay fideleri, sürgünlerden ve iğnelerden gelişmiş büyüme sergiledi ve ayrıca Dünya'ya bağlı kontrol grubu ile karşılaştırıldığında rastgele amiloplast dağılımına sahipti .

Erken çabalar

Uzaydaki ilk organizmalar, 9 Temmuz 1946'da ABD tarafından fırlatılan bir V-2 roketiyle 134 km'ye (83 mil) fırlatılan "özel olarak geliştirilmiş tohum türleri" ydi . Bu numuneler geri alınmadı. Uzaya fırlatılan ve başarıyla kurtarılan ilk tohumlar , 30 Temmuz 1946'da fırlatılan mısır tohumlarıydı. Bunu kısa süre sonra çavdar ve pamuk izledi . Bu erken yörünge altı biyolojik deneyler Harvard Üniversitesi ve Deniz Araştırma Laboratuvarı tarafından gerçekleştirildi ve canlı doku üzerinde radyasyona maruz kalma ile ilgiliydi . 22 Eylül 1966'da Kosmos 110 , iki köpek ve nemlendirilmiş tohumlarla piyasaya sürüldü. Bu tohumların birçoğu filizlendi, bunu ilk yapan, marul, lahana ve Dünya'daki kontrollerinden daha fazla verime sahip bazı fasulyelerle sonuçlandı. 1971'de Apollo 14'te 500 ağaç tohumu ( Loblolly çamı , Çınar , Sığla , Redwood ve Douglas köknarı ) Ay'ın etrafında uçtu . Bu Ay ağaçları , hiçbir değişikliğin tespit edilmediği Dünya'da kontrollerle dikildi ve büyütüldü.

Uzay istasyonu dönemi

Veg-03 için büyüyen roka benzeri marul Mizuna
ISS'de genç bir ayçiçeği bitkisi

1982'de Sovyet Salyut 7 uzay istasyonunun mürettebatı, Litvanyalı bilim adamları ( Alfonsas Merkys ve diğerleri) tarafından hazırlanan bir deney yaptı ve Fiton-3 deneysel mikro sera aparatını kullanarak biraz Arabidopsis yetiştirdi, böylece çiçek açan ve üreten ilk bitkiler oldular. uzayda tohumlar. Bir Skylab deneyi, yerçekimi ve ışığın pirinç bitkileri üzerindeki etkilerini inceledi . MEGEP-2 Uzay Sera başarıyla uzay istasyonu gemiye 1997 yılında tohum bitki büyümesine tohum elde Mir . Bion 5 , Daucus carota ve Bion 7 mısır (diğer adıyla mısır) taşıyordu .

Uluslararası Uzay İstasyonu'nda bitki araştırmaları devam etti . ISS Expedition 4'te Biyokütle Üretim Sistemi kullanıldı . Sebze Üretim Sistemi (vejetaryen) sistem daha sonra ISS gemiye kullanıldı. Veggie'de uzaya gitmeden önce test edilen bitkiler arasında marul, pazı, turp, Çin lahanası ve bezelye vardı. Kırmızı Roma marulu , olgunlaştığında, dondurulduğunda ve Dünya'da test edildiğinde hasat edilen Expedition 40'ta uzayda yetiştirildi . Expedition 44 üyeleri, 10 Ağustos 2015'te, Red Romaine mahsullerinin hasat edildiği uzayda yetiştirilen bitkileri yiyen ilk Amerikan astronotları oldular. 2003'ten beri Rus kozmonotlar mahsullerinin yarısını yerken, diğer yarısı daha fazla araştırmaya gidiyor. 2012 yılında , NASA astronotu Donald Pettit'in gözetiminde ISS'de bir ayçiçeği açtı . Ocak 2016'da ABD astronotları , ISS'de bir zinnia'nın çiçek açtığını açıkladı .

2017 yılında Advanced Plant Habitat , düşük Dünya yörüngesindeki o uzay istasyonu için neredeyse kendi kendini idame ettiren bir bitki büyüme sistemi olan ISS için tasarlandı. Sistem, istasyonda yetiştirilen başka bir bitki sistemi olan VEGGIE ile paralel olarak kurulur ve bu sistemden önemli bir fark, APH'nin insanlar tarafından daha az bakıma ihtiyaç duyacak şekilde tasarlanmış olmasıdır. APH, Plant Habitat Avionics Real-Time Manager tarafından desteklenir . APH'de test edilecek bazı bitkiler arasında Cüce Buğday ve Arabidopsis bulunur. Aralık 2017'de VEGGIE sisteminde büyümek üzere yüzlerce tohum ISS'ye teslim edildi.

2018'de ISS'deki Veggie-3 deneyi, bitki yastıkları ve kök paspasları ile test edildi. Hedeflerden biri mürettebat tüketimi için yiyecek yetiştirmektir. Şu anda test edilen ürünler arasında lahana , marul ve mizuna bulunur . 2018'de, mikro yerçekiminde besin dağıtımı için PONDS sistemi test edildi.

Değişken arazi ve pencere şeritlerini gösteren, varsayımsal bir O'Neill silindir uzay habitatının iç görünümü .

Aralık 2018'de Alman Havacılık ve Uzay Merkezi , EuCROPIS uydusunu alçak Dünya yörüngesine fırlattı . Bu görev, uzayda insan varlığının yan ürünlerini besin kaynağı olarak kullanarak , önce Ay'ın ve ardından Mars'ın (her biri 6 ay) simüle yerçekimi altında domates yetiştirmeyi amaçlayan iki serayı taşıyor .

Tropizmler mekanizmalarını ve hücre / döngüsü çalışma deneyler Fide Büyüme serisi 2013 ve 2017 arasında ISS da model bitki, Arabidopsis thaliana kullanılarak dahil Bu deneyler gerçekleştirilmiştir ve NASA (arasında bir işbirliği edildi John Z öpücük olarak PI) ve ESA (PI olarak F. Javier Medina).

30 Kasım 2020'de ISS'deki astronotlar, istasyonda yetiştirilen ilk turp hasadı topladı. Toplam 20 bitki toplandı ve Dünya'ya geri gönderilmek üzere hazırlandı. Şu anda deneyi tekrarlama ve ikinci bir parti yetiştirme planları var.

Ay yüzeyi - 2019'dan itibaren

Ocak 2019'da Chang'e 4 ay iniş aracı, bitkilerin ve böceklerin sinerji içinde yumurtadan çıkıp birlikte büyüyüp büyüyemeyeceğini test etmek için birçok tohum ve böcek yumurtası içeren 3 kg'lık (6,6 lb) mühürlü bir "biyosfer" taşıdı. Deney, patates, domates ve Arabidopsis thaliana (çiçekli bir bitki) tohumlarının yanı sıra ipekböceği yumurtalarını içeriyordu . Bunlar Ay'da yetişen ilk bitkiler oldu . Çevresel sistemler, düşük ay yerçekimi dışında, konteyneri misafirperver ve Dünya benzeri tutacaktır. Yumurtalar çatlarsa, larvalar karbondioksit üretirken, çimlenen bitkiler fotosentez yoluyla oksijeni serbest bırakır . Bitkiler ve ipekböceklerinin birlikte kap içinde basit bir sinerji oluşturması umulmaktadır. Minyatür bir kamera herhangi bir büyümeyi fotoğraflayacaktır. Biyolojik deney 28 Çin üniversitesi tarafından tasarlandı.

Uzayda yetişen bitkiler

ISS'de uzayda yetiştirilen marul

Uzayda yetiştirilen bitkiler şunlardır:

deneyler

Varsayımsal bir Mars üssünde büyüyen bitkilerin illüstrasyonu.

Bitkileri içeren bazı deneyler şunları içerir:

  • Gelişmiş Bitki Habitatı
  • biyon uyduları
  • ISS'de Biyokütle Üretim Sistemi
  • ISS'de bulunan Sebze Üretim Sistemi (Veggie) .
  • MEGEP
  • MEGEP-2, gemiye Mir .
  • Lada serası (aka Lada Validating Sebze Üretim Birimi)
  • ADVASC
  • TAGES, ISS'de.
  • Gemiye Bitki Büyüme / Bitki Fototropizma, Skylab
  • Oasis bitki büyüme ünitesi
  • Tesis Sinyalizasyonu ( STS-135 )
  • Bitki büyütme deneyi ( STS-95 )
  • NASA Temiz Hava Çalışması
  • EKOSTRES , 2018
  • Bitkilerin ve böceklerin sinerji içinde birlikte büyüyüp büyüyemeyeceğini test etmek için tohumlar ve böcek yumurtaları ile Chang'e 4 Ay'a inen "biyosfer".
  • SpaceMoss, yosun büyümesini okuyan bir NASA deneyi Physcomıtrella patens mikrogravite içinde. Bu deney 25 Temmuz 2019'da CRS-18'de başlayacak ve ISS'de gerçekleştirilecek.

Ayrıca bakınız

Referanslar


Dış bağlantılar