Azaroan NASAren Artemis 1 misioa Ilargira abian jartzeak beste urrats bat eman zuen egunen batean gizakiak gure hurbilen dagoen planetako bizilaguna den Marte bisitatzera eramango duen bidaian. Azkenean, giza misio batek espazio-ontzi robotiko anitz baten atzetik joango da, eta horietako berriena Perseverance rover-a planeta gorrian lurreratzea izan zen 2021eko otsailean. Martera gizakien bidaietarako, arazo teknologiko asko daude konpondu beharrekoak, gakoak. horiek eguzki-erradiazioaren eta tripulazioaren osasunaren babesa dira, elikagai nutritiboak emateko modurik onena barne. Azken hori aztertzen ari diren aditu askoren ardatza eta erronka da elikagai liofilizatuen etengabeko kontsumoak eragindako ezkutuko gabeziak nola saihestu. Elikagai freskoen eskuragarritasuna osasunerako eta psikologikoki abantaila handia izango dela jakina, eta horretarako beharrezkoa izango da bidean landareak haztea eta biltzea. Artikulu honetan, egileek elikadurari, onura mediko eta psikologikoei eta laboreak espazio sakonean hazteko metodo posibleei buruzko egungo datuak eta ikerketak berrikusten dituzte.
NASAren arabera, bost arrisku nagusi agertzen dira espazio-hegaldi luzeetan: espazio-erradiazioa, isolamendua eta konfinamendua, Lurretik distantzia, grabitate baxua eta espazio-ontzi baten ingurune etsai eta itxia. Landare biziek eta hazi berri diren elikagaiek zeresan handia izan dezakete horietako hiru laguntzeko: elikadura, mediku beharrak eta tripulazioaren psikologia.
Elikadura
Espazio-misioetarako hornitutako elikagaien balantzea ezin hobeto egokitu behar da tripulazio batek bidaia luze bati osasun onean eusteko.
Espazio-misioetarako hornitutako elikagaien balantze nutrizionala ezin hobeto egokitu behar da tripulazio batek bidaia luze bati osasun onean eusteko. Lurretik hornidura zaila izango denez, dieta egokia eta bere forma zehatza zehaztea helburu kritikoa da.
Ezinbesteko mantenugaien gabezia saihestea da erronkarik nabarmenena, eta elikadura-behar zehatzak aztertu ditu NASAk. Hala ere, egungo espazio-elikagaien "sistema"ren zati handi bat eskasa dela frogatu da. Zehazki, elikagaiak giro luzean gordetzeak A, B1, B6 eta C bitaminen degradazioa eragiten du.
Astronauten batez besteko pisu galera metatua 2.4 eguneko ehuneko 100koa da mikrograbitatean, nahiz eta ariketa erresistenteen aurkako neurri zorrotzak izan. Astronautek potasio, kaltzio, D bitamina eta K bitaminan nutrizio gabeziak ere jasaten dituztela frogatu da, hornitutako elikagaiak ez baitiete uzten eguneroko ingesta eskakizunak betetzen.
Landareek berez dituzte bitaminak eta mineralak, eta elikagai freskoak berehala kontsumitzeak biltegiratzeko arazoa saihestuko luke. Horiek kontsumitzea, beraz, elikagai liofilizatuetarako osagarri bikaina izango litzateke.
Scott Kelly astronauta hiltzen ari ziren espazioko zinniak osasunera itzuli zituen ISSn. Kupulako lore sorta bat atera zuen Lurraren atzealdean eta argazkia bere Instagram-en partekatu zuen 2016ko San Valentin egunerako.
Medikuntza
Bitamina eta mineralez gain, landareek bigarren mailako metabolito ugari sintetizatzen dituzte. Konposatu hauek laguntza handia izan dezakete osasun arazoak prebenitzeko. Adibidez, folatoak DNAren konponketan parte hartzen du, baina bere eskakizunak hegaldi egunen ehuneko 64an bakarrik betetzen dira. Hegaldi luzeetan telomeroak, kromosomen amaierak, nabarmen aldatzen direla frogatu denez, landare freskoen bidez folatoaren osagarriak zahartze genetikoa eta minbiziaren agerraldiak murrizten lagun dezake.
Beste adibide batzuen artean, karotenoideetan aberatsak diren barazkiek mikrograbitateak eragindako begien distortsioa saihestu dezakete, eta aran lehorreko dietak erradiazioek eragindako hezur-galera saihesten lagun dezake. Landare askok antioxidatzaileak dituzte, giza DNA erradiazioek eragindako mutazioetatik babesteko lagungarri izan daitezkeenak. Hala ere, landareetan oinarritutako dieta ez da nahikoa eta beste irtenbide batzuk garatu behar dira astronautak erradiazioetatik babesteko.
Psikologia
Bitamina eta mineralez gain, landareek bigarren mailako metabolito ugari sintetizatzen dituzte
Isolamenduak eta distantziak astronauten buruko osasunean tentsio handia izango dutenez, otordua da giroa arintzeko unerik garrantzitsuenetako bat. Janari liofilizatuak jateak otordu guztietan menuaren nekea sortzen du eta astronautek denborarekin gutxiago jan ohi dute. Janari freskoak jateak neke hori murrizten du, forma eta ehundura aniztasuna eskaintzeaz gain.
Tripulazioaren osasun mentalerako onuragarria den beste jarduera bat baratzezaintza da. Landareak hazteak eragin ikaragarri onuragarriak dituela frogatu da, astronautei Lurreko zati batekin bidaiatzeko sentsazioa eman diezaiekeelako. Zenbait ikerketak efektu psikologiko onuragarrienak dituzten landareak aurkitzen saiatu dira, tripulazioaren osasun mentalerako oso faktore garrantzitsuak izan daitezkeelako. Adibidez, marrubiek erantzun psikologiko positiboak hobetu ditzakete, hala nola indarra eta autoestimua, depresioa eta estresa murrizten dituzten bitartean, martorria loaren kalitatea hobetu dezake.
Beraz, landareetan oinarritutako espazio-nekazaritza interesgarria da nutrizio, psikologiko eta mediku mailan. Hala ere, leku faltak eta hazkuntza-baldintza bereziek uzta kopurua eta aukeraketa mugatzen dute.
Erabilitako laboreen benetako aukeraketa aldatu egingo da, aztertutako irizpideen eta hobesten den eremuaren (elikadura, psikologia eta medikuntza) arabera. Iraupen luzeko landare batzuk erosoak izan daitezke, garia edo patata adibidez, baina kontsumitu aurretik egosi behar izatearen desabantaila dute. Kontuan hartu beharreko beste faktore bat ugalketa-sistema eta landareen polinizazio-modua dira, animaliak (intsektuak, esaterako) ezin direlako ontziratu.
Espazioan hazteko balizko laboreen zerrenda ezarri zen, eta horietako batzuk jadanik ontzian landuak zeuden. Egileek irizpide nutrizionalak eta agronomikoak hautatu zituzten horiek aukeratzeko tresna gisa. Horrela, efektu psikologikoetarako, bat (min) eta lau (gehienez) balio bat egotzi zitzaion laborearen edo landare jangarriaren zatiaren zaporeari eta itxurari.
Espazioko misio luzeetarako egokiak diren ezaugarri nutrizionalak, medikoak, agronomikoak eta psikologikoak dituzten labore ezberdinen taula.
Espazio-ontzi batean landareak hazten
Espazioak bi estres-iturri nagusi ditu landareentzat: erradiazio kosmikoa eta mikrograbitatea.
Erradiazioak landareen hazkuntzan eragiten du negatiboki eta mutazio genetikoak izateko arriskuak areagotzen ditu, beraz, landareak erradiazioetatik babestea lehentasuna izan behar du. Erradiazioa beruna eta/edo ur-ezkutuak erabiliz eduki daitekeen arren, honek orbitan jartzeko masa gehigarri bat adierazten du. Soluzio on bat, Lockheed Martin-en Mars Base Camp-etik (2018) sortu zena, erregaiaren biltegiratzea erradiazio-ezkutu gisa erabiltzea da.
Mikrograbitateak, berriz, ez du landareen hazkundea nabarmen kaltetzen, nahiz eta moteldu dezakeen. Hala ere, landarearen erantzuna desberdina da espeziearen arabera, mikrograbitateak landarearen genomaren adierazpenean eragiten baitu. Mikrograbitatean, landareek estresarekin lotutako gene gehiago adieraziko dituztela ikusi da, hala nola, bero-shock geneak, eta estresarekin lotutako proteinen ekoizpena areagotuko dutela. Gainera, haziek metabolitoen kontzentrazio desberdinak dituztela eta ernetzea atzeratu dute.
Mikrograbitateak landarearen mikroingurunean ere eragiten du, hala nola, atmosferaren mugimendu eza, ezohiko konposizio atmosferikoa eta ureztatzeko zailtasuna (euskarriarekin edo gabe) sortuz. Kanpoko espazioan ez dago aire konbekziorik, beraz, hazkuntza-estazioa behar bezain aireztatuta ez badago, landareak isuritako gasa bere gainazalean geratuko da. Frogatu da landareen hostoen inguruan etileno gaseosoa metatzeak hostoen garapen anormala eragiten duela. Espazio-ontzi batean kontzentrazio handietan dauden karbono dioxidoa bezalako beste gas batzuk hilgarriak izan daitezke landare batzuentzat. Landareen ureztatzeko arazo bera sortzen da, beraz, sustraiak itotzen ez dituen metodo bat garatu beharko da.
Landareak espazio-inguruneari duen erantzuna ebaluatzea zailagoa da. Ingurune horren alderdi batzuek, hala nola espazio mugatuak, gure aukera aldaera nanoetara bideratu dezakete. Hala ere, landareak mikrograbitatearekiko duen erantzuna bezalako beste alderdi batzuk aldatzen dira espezie eta barietateen arabera. Esperimentuek jarraitu behar duten arren, landare kopuru jakin bat dagoeneko probatu da eta espazioan hazteko gai direla deskribatu da eta oinarri gisa erabil ditzakegu.
Astronauten behar elikagarri guztiak estaltzen dituen landare-ganbera autosostengagarri baten garapenak hamarkadak iraun ditzake, baina ganbera txikiak neurri osagarri gisa erabiltzeak tripulazioari lagun diezaioke bitamina eta mantenugaien gabeziak (ontziratutako elikagaietan aldatzen direnak) eta dietaren nekea murrizteko.
Space X Crew-02 taldeko Mark Vande Hei, Shane Kimbrough, Thomas Pesquet, Akihiko Hoshide eta Megan McArthur 2021ean ISSn piper gorri eta berdeen uztarekin posatzen, Plant-Habitat 04 ikerketarako.
Bizi-euskarri sistema bioregeneratiboa
Janari liofilizatuak otordu guztietan jateak menuaren nekea sortzen du eta astronautek denborarekin gutxiago jan ohi dute
Espazio-ontzi batean, gela mugatua da. Hori dela eta, misioaren arrakasta Life Support Systems (LSS) txertatutako sistema birsortzaileen araberakoa da, erabilitako materia materia erabilgarri bihurtzeko birzikla dezaketenak. Nazioarteko Espazio Estazioan (ISS) instalatutako Ingurumen Kontrolerako eta Bizitza Eusteko Sistemak (ECLSS) oxigenoa eta ura ekoizten ditu karbono dioxidoa eta gernua birziklatuz; antzeko sistema bat beharko da espazio-hegaldi luzeetarako.
LSS bioregenerative (BLSS) baten ideia 1960ko hamarkadan sortu zen, elikagaien ekoizpena eta hondakin-materialak (adibidez, gorotzak) ECLSSra birziklatzea. Bakterioak eta algak dituen BLSS bat erabil liteke hondakin solidoetako nitrogenoa birziklatzeko landareek xurga dezaketen nitrogeno organiko forma erabilgarri batean. Printzipio horri jarraikiz esperimentu bat - Micro Ecological Life Support System Alternative (MELiSSA) - Europako Espazio Agentziak garatu eta egin du 1990eko hamarkadatik.
Hala ere, BLSSn goi-mailako landareak sartzen ditugunez, ingurumena kontrolatzeko dauden gainerako teknologiekin duten integrazioa aztertu beharko dugu, eta horrek erronka berri bat suposatzen du. Elikagaiak ekoizteko sistema txikiago horien kostua eta iraunkortasuna zehazteak informazio kritikoa emango du BLSS handiago baterantz eboluzionatzeko.
Hodi porotsuen landare-hazkuntza-unitatearen bigarren diseinuaren diagrama eskematikoa.
Landare-hazkuntza-ganbera bat garatzea
Laboreak hazteko sistema hidroponikoa erabiltzea aukera erakargarria da, landareak uretan hazten baititu lur antzeko sistema batean oinarritu beharrean. Azken honek pisua gehitzen dio espazio-ontziari eta partikulak inguruan flotatzeko arriskua, desabantaila egiten duten bi alderdi. ISSn instalatutako Landareen Habitat Aurreratuak (APH) dagoeneko hainbat gari nano hazi ditu sistema hidroponiko baten bidez, arkilita eta askapen moteleko ongarri bat dituen sustrai-modulu batean txertatutako hodi porotsuen ureztatzeko sistema batekin.
Tripulazioaren baratze-jarduerak arintzeko eta landareak ingurune ezin hobean hazten ari direla ziurtatzeko, laborantza-ziklo kulturala guztiz kontrolatu behar da ordenagailu batek. Horrelako monitorizazio sistema bat 2018an probatu zen Antartikan. Laboreak hazteko sistema partzialki automatizatu bat erabiltzeak tripulazioak espazio-ontzian landareen presentziari etekina aterako diola bermatuko du (hauek manipulatuz) eta nekazaritzaren gaia denbora gehiegi galtzea saihestuko du. Izan ere, landareak hazteko behar den gela oraindik ez dago zehatz-mehatz zehaztuta eta hainbat esperimentu espazio-itxurako inguruneetan (HI-SEAS bezalakoak) frogatu dute jarduera hau luzea izan daitekeela.
Landareak hazteak eragin ikaragarri onuragarriak dituela frogatu da, astronautei lur zati batekin bidaiatzeko sentsazioa eman diezaiekeelako.
Azkenik, NASAren Barazkiak Ekoizpen Sistema edo Veggie (2014an abian jarria), 0.11 m²-ko hazkuntzarako azalera ematen duena, espazio-ontzi batean erabil daitekeen landare-hazkuntza-unitate baten adibide bikaina da, dagoeneko probatu baita. ISS. Argi-eskakizunei dagokienez, LEDak bi uhin-luzera ezberdinekin erabiltzen dira: gorria (630 nm) eta urdina (455 nm), landareak uhin-luzera horien azpian eraginkorrago hazten diren heinean. Baliteke LED berde bat ere beharrezkoa izatea landareari bere kolore naturala emateko, horrela gaixotasunak identifikatzea erraztuz eta tripulazioari Lurra gogoraraziz.
Mizuna (japoniar aza), letxuga romana gorria eta Tokio bekana (aza txinatarra) ISS-ko Veggie unitatean hazi dira.
Espazio-baldintzek estresa sortzen dute bai gizakientzat bai landareentzat, beraz, espazio-ontzietan hazteko gai diren landareen diseinua eta astronautek jasaten dituzten tentsio batzuk arintzen laguntzen dute gaur egun aztertzen ari da.
Landareen estresaren erantzunetan parte hartzen duten geneak identifikatu dira, baina efektu horiek murrizteko edo arintzeko zientzialariek lehendik dauden geneen adierazpena aldatu behar dute edo espaziorako egokitzapen geneak gehitu behar dituzte genometan. Hori geneen edizioa erabiliz lor daiteke eta gene hautagai batzuk dagoeneko berariaz identifikatu eta aztertu dira. Adibidez, ARG1 (Altered Response to Gravity 1), Lurreko landareen grabitate-erantzunetan eragiten duen geneak, espazio-hegaldiaren egokitzapenarekin lotutako 127 geneen adierazpenean parte hartzen du. Espazio-hegaldian espresioan aldatutako gene gehienak Arg1-en menpekoak zirela ikusi zen, gene horrek zeresan handia duela iradokitzen du bereizi gabeko zelulak espazio-hegaldietara egokitzeko fisiologikoan. HsfA2 (Heat Shock Factor A2) eragin handia du espazio-hegaldien egokitzapenean, adibidez almidoiaren biosintesiaren bidez. Helburua estresa eragiten duten geneak kaltetzea eta onuragarriak sustatzea da.
Beste gene batzuk, espaziorako egokitzapen gene izenekoak, erradiazioarekin, perkloratoarekin, nanismoarekin eta tenperatura hotzarekin erlazionatutako geneak adibidez, aztertzea merezi dute, landareei espazioko baldintza gogorrei aurre egiten lagunduko dietelako. Adibidez, ingurune hipersalinoetara egokitutako mikroorganismoek UV erresistentziarako eta perkloratorako erresistentziarako geneak dituzte. Barietate nano asko (adibidez, garia) landu dira dagoeneko ISSn eta 'Red Robin' gerezi tomate nanoa ISSn hazi daiteke NASAren Veg-05 esperimentuaren barruan.
Astronauten osasunerako landareak ere diseina ditzakegu. Konposatu onuragarrien metaketa sustatzea, hondakinak murrizteko gorputz osoko landare jangarriak egitea edo espazioak astronautengan dituen albo-ondorioen aurkako botikak ekoizteko landareak diseinatzea dira tripulazioarentzat landareak erabilgarriak izan daitezen.
Gorputz Osoko Jangarriak eta Elite Landareak (WBEEP) estrategia erabili zen patata-landareetan, patataren zurtoinak eta hostoak jangarriak eginez, solanina kenduz. Bere ekoizpena galarazteko, ekoizten duten geneak isildu edo mutatzen dira geneen edizioaren bidez. WBEEP patata hau sortzeak abantailak ditu, erraz lantzen den landarea baita, energia iturri ona dena eta espazioa bezalako baldintza zailetan hazteko gai dela frogatuta. Landareak ere gotortu ziren giza gorputzaren mantenu-beharrak guztiz asetzeko.
Erradiazioak landareen hazkuntza negatiboki eragiten du eta mutazio genetikoak izateko arriskuak areagotzen ditu, beraz, landareak erradiazioetatik babestea lehentasuna izan behar du.
Mikrograbitatean astronauten osasunerako arazo nagusietako bat hezur-dentsitatea galtzea da. Gure hezurrak etengabe orekatzen dira hazkundearen eta birxurgapenaren artean, hezurrek lesioei edo ariketa aldaketei erantzuteko aukera emanez. Mikrograbitatean denbora igarotzeak oreka hau apurtzen du, hezurrak birxurgatzerantz okertuz, beraz, astronautek hezur-masa galtzen dute. Paratiroidearen hormona edo PTH izeneko sendagai batekin trata daiteke, baina ohiko injekzioak behar ditu eta bizitza oso laburra du, eta hori arazotsua da espazio-hegaldi luzeetarako. Hori dela eta, PTH ekoizten duen letxuga transgenikoa diseinatu zen.
Espazioan hazteko eta astronautentzat erabilgarriak diren landareak diseinatzea ikerketaren hasierako fasean dago oraindik. Hala ere, bere aurreikuspenak oso itxaropentsuak dira eta espazio agentzia handi guztiek aztertzen ari dira. Landare-hazkuntza-ganbera bat espazioaren ingurune desegokian eraikitzeak lana eskatzen du oraindik. Erronketako bat BLSSaren zati bioregeneratiboa lehendik dagoen LSSari gehitzea izango da. Beste erronka bat da ontzian hazi beharreko laboreen aukeraketa hobe baten beharra, bai espazio-baldintzak jasateko eta bai etekin garrantzitsuak eskaintzeko. Baina landareen hazkuntzan ezagutzaren hedapenari esker, aukeratutako laboreetan gene-edizioari esker, espazio-baldintzetara gehiago egokitu eta tripulazio baten nutrizio- eta osasun-beharretara egokituko dira.
Iturri bat: https://room.eu.com