Cómo Funciona La Agricultura Espacial

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La agricultura espacial es el proceso de cultivar plantas en el espacio. Aprenda por qué la agricultura espacial es importante y cómo la agricultura espacial afectará la vida en la tierra

¿Alguna vez se preguntó dónde construiremos casas y expandiremos los vecindarios a medida que usamos cada vez más las tierras habitables de la Tierra? Tal vez el espacio sea el próximo suburbio? Pero antes de comenzar a enviar a los niños en un autobús escolar intergaláctico, debemos encontrar nuevas formas de realizar las tareas diarias en el espacio, como cultivar alimentos. Las organizaciones internacionales están dedicando tiempo y recursos al desarrollo para sostener la vida humana más allá de la Tierra. Algunos de los objetivos de los programas espaciales incluyen el próximo retorno y eventual liquidación de la Luna, junto con los viajes tripulados pendientes a Marte.

los Estación Espacial Internacional (ISS) proporciona una plataforma cooperativa en la que investigar los desafíos críticos de poner a los humanos en el espacio por un período de tiempo sostenido. Y los investigadores deben superar estos desafíos antes de que puedan ocurrir vuelos largos y hábitats permanentes en el espacio.

Galería de imágenes de astronautas

Agricultura espacial requiere una mayor comprensión para que los humanos sobrevivan en el espacio sin contacto constante de la Tierra. La agricultura espacial simplemente se refiere al cultivo de plantas en el espacio. A primera vista, esto puede no parecer demasiado complicado, pero las propiedades inherentes del espacio y nuestra capacidad para viajar y vivir en su entorno complican enormemente la situación.

Afortunadamente, la ISS tiene un equipo completo de astronautas (no se requiere pulgar verde) de todo el mundo que se especializa en una variedad de campos científicos y de ingeniería. Los astronautas realizan experimentos y mejoran nuestro conocimiento sobre el cultivo de plantas en el espacio, así como en muchas otras áreas críticas de la ciencia. Los investigadores y científicos de la Tierra analizan los resultados y realizan sus propios experimentos, ideando nuevas teorías y posibles soluciones para probar.

Antes de analizar el progreso que han logrado los expertos en la agricultura espacial, profundicemos un poco más en los obstáculos que enfrentan.

Historia de la ISS

Los EE. UU. Habían rechazado la idea de una estación espacial desde la administración Reagan. En 1993, los Estados Unidos y Rusia decidieron fusionar sus planes de estación espacial e invitar a otros países a involucrarse en el proyecto. Los primeros componentes orbitales de la EEI se unieron en el espacio en 1998, y la estación ha crecido pieza a pieza desde entonces. Los astronautas residentes llegaron en 2000. Dos años después, los astronautas instalaron Lada, el invernadero montado en la pared de la estación que se utiliza en experimentos y como fuente de alimentos frescos. Una segunda instalación a bordo de la ISS, llamada la Sistema Europeo de Cultivo Modular, se utiliza para estudiar plantas y realizar otros experimentos.

Los desafíos de la agricultura espacial

Las plantas deben cultivarse en cámaras especiales de crecimiento a bordo de la EEI. Los astronautas realizan experimentos tanto en las plantas como en las cámaras de crecimiento, tratando de aprender y mejorar el proceso de la agricultura espacial.

Las plantas deben cultivarse en cámaras especiales de crecimiento a bordo de la EEI. Los astronautas realizan experimentos tanto en las plantas como en las cámaras de crecimiento, tratando de aprender y mejorar el proceso de la agricultura espacial.

Para comprender los desafíos de la agricultura espacial, consideremos algunos de los elementos que afectan el crecimiento de las plantas en el espacio.

Menos gravedad

Los experimentos actuales de cultivo espacial examinan diferentes aspectos de la agricultura en microgravedad (un término para describir un ambiente con poca o ninguna gravedad). Estos experimentos podrían ser útiles en el caso relacionado de la agricultura en la superficie de la luna o Marte, que tienen niveles de gravedad significativamente más bajos que la Tierra. Las plantas toman sus señales de la gravedad para aspectos de su crecimiento, como la orientación de la raíz y el tallo. Los científicos analizan si las plantas pueden crecer adecuadamente con niveles de gravedad más bajos y cuáles son esos niveles.

Iluminación artificial

La mayoría de las plantas en la Tierra tienen acceso a una gran cantidad de luz solar natural y crecen hacia esa luz, pero los investigadores deben engañar a las plantas que crecen en el espacio para que sigan este mismo comportamiento. La elección de la iluminación en las cámaras de crecimiento es una consideración importante por varias razones. Es importante usar la energía de manera eficiente en el espacio, porque los recursos son limitados. No se puede desperdiciar energía en las bombillas que no maximizan su rendimiento. Además, los diferentes tipos de iluminación crean diferentes niveles de calor, y el calor adicional es algo que las naves espaciales deben eliminar (los investigadores prefieren las bombillas que producen poco calor). Además, los astronautas no tienen espacio adicional para llevar bombillas de repuesto a través del espacio, por lo que necesitan una fuente de luz con energía permanente, como los diodos emisores de luz (LED).

Variando los materiales de enraizamiento

Poco o nada de gravedad puede afectar cómo funcionan los materiales de enraizamiento. Diferentes materiales de enraizamiento y suelos son mejores que otros en lo que respecta a la distribución del agua y el aire, ambas claves para el éxito del crecimiento de las plantas. En el espacio, los suelos granulados pueden dispersar el agua y los finos pueden evitar el flujo de aire [fuente: Franzen]. Los investigadores están experimentando con muchas posibilidades, incluyendo partículas de arcilla, hidropónicos y un material como turba-musgo.

Los contaminantes

Las plantas crecen utilizando el aire, la humedad y la microgravedad de la nave, condiciones que son diferentes de las de la Tierra. Los investigadores están estudiando si los contaminantes y los organismos peligrosos del espacio afectarán a las plantas cultivadas en el espacio, haciéndolos incontables para los humanos. Los cambios en sus códigos genéticos podrían ser perjudiciales de otras maneras. Existe la posibilidad de que si los astronautas trajeron las plantas y las mezclaran con las que crecieron en la Tierra, podríamos terminar con la versión espacial de kudzu. Kudzu (Pueraria Montana) es una especie invasora de planta, traída a los EE. UU. desde Japón a fines del siglo XIX.

Espacio limitado disponible

Los cuartos confinados de las naves espaciales son muy diferentes de las tierras de cultivo masivas y rodantes de la Tierra.Los investigadores deben desarrollar un aparato eficiente y aerodinámico que pueda sostener cultivos a medida que crecen en un espacio limitado. Las máquinas de cultivo deben ser automáticas (o al menos tener esa capacidad) y ser capaces de regular el riego, la humedad, la iluminación, la circulación de aire y la entrega de nutrientes. Estas máquinas en crecimiento también deben integrarse con el sistema de soporte vital para intercambiar con éxito dióxido de carbono y oxígeno.

Entonces, ¿cuándo pueden los astronautas visitar el primer bar de ensaladas del espacio? Podría pasar un tiempo mientras los investigadores trabajan para comprender y superar los obstáculos que presenta la agricultura espacial. Lea la página siguiente para obtener información sobre su investigación y por qué los insectos podrían convertirse en el alimento espacial del futuro.

Investigación de la agricultura espacial

La Estación Espacial Internacional a la deriva sobre Miami.

La Estación Espacial Internacional a la deriva sobre Miami.

La investigación sobre el cultivo espacial generalmente se enfoca en plantas que tienen un alto rendimiento de partes comestibles y pueden florecer en espacios pequeños. Los investigadores han comenzado a cultivar una variedad de plantas en el espacio, incluyendo berros, lentejas, trigo, ensaladas de hoja, plantas de mostaza de campo y soja.

Y con estas plantas, los investigadores están determinando cómo funcionarán las operaciones de cultivo espacial del futuro. Las plantas todavía necesitan todos los elementos básicos que reciben en la Tierra: agua, dióxido de carbono y nutrientes. Aunque las plantas pueden vivir con poca gravedad, es mejor que tengan al menos una pequeña cantidad para prevenir cualquier problema de crecimiento. Gravedad artificial, producido por una centrífuga mecánica, ayuda a resolver este problema. Los experimentos que controlan la cantidad y la duración de la gravedad artificial ayudan a los investigadores a determinar cuánta gravedad afecta la dirección del crecimiento de la raíz. Afortunadamente, tanto la luna como Marte tienen cierto nivel de gravedad, lo que ayudará a mantener la vida vegetal en estos cuerpos celestes.

Los resultados de la investigación hasta el momento han sido mixtos. En algunos casos, las plantas y semillas cultivadas y devueltas desde la EEI reflejaron el grupo de control basado en tierra. En otros experimentos, eran similares pero un poco más altos o más grandes. En aún más pruebas, los investigadores observaron diferencias significativas entre las plantas cultivadas en microgravedad y las que tienen una gravedad normal.

Por ejemplo, los resultados del estudio del Sistema de Producción de Biomasa (BPS) de la NASA encontraron que mientras los dos conjuntos de plantas crecieron de manera similar, las semillas inmaduras cultivadas en la EEI se estaban desarrollando a tasas variables. Las tasas de desarrollo de semillas del grupo de control fueron todas iguales. Elementos como proteína de semilla y carbohidratos solubles en las plántulas ISS existían en niveles diferentes a los del grupo de control de suelo. Los investigadores señalaron que esto podría cambiar el sabor de los alimentos cultivados en el espacio.

Sin embargo, es importante tener en cuenta que los resultados mixtos pueden explicarse debido a la diversidad de factores de control (como la temperatura, la luz y la humedad) en los diferentes experimentos, los diferentes aparatos en crecimiento y el hecho de que las plantas pueden ser simplemente difíciles de entender. crecer.

Ahora que hemos examinado los ensayos de la investigación de la agricultura espacial, veamos más de cerca por qué esta investigación es tan fundamental para la futura exploración espacial.

Un salto gigante para saltamontes

Ya sea que tengan o no alas, algunos insectos podrían tener la oportunidad de volar si son seleccionados para ir al espacio y convertirse en parte de la investigación de la agricultura espacial. Aunque muchas partes de las plantas no son comestibles para los humanos, son una comida deliciosa para los insectos. Los insectos pueden convertir gran parte de este material no comestible en algo más útil, como el fertilizante.

Estos insectos también proporcionan una excelente fuente de nutrientes para personas o animales en el espacio. Un saltamontes podría ser un cambio bienvenido, si no crujiente, para los astronautas que subsisten con comidas deshidratadas. Y, algunos insectos podrían tener beneficios adicionales en los viajeros espaciales a largo plazo. Por ejemplo, la seda producida por los gusanos de seda se puede tejer en cuerdas y ropa.

El impacto de la agricultura espacial

Los astronautas C. Michael Foale (izquierda) y Alexander Kaleri, parte de la tripulación de la Expedición 8 a bordo de la EEI, posan junto al invernadero Lada.

Los astronautas C. Michael Foale (izquierda) y Alexander Kaleri, parte de la tripulación de la Expedición 8 a bordo de la EEI, posan junto al invernadero Lada.

Aunque gran parte de la investigación realizada por la NASA y otras agencias espaciales es importante para los programas espaciales, el impacto de la agricultura espacial tiene muchas aplicaciones de la vida real para la Tierra.

El principal beneficio y el propósito de aprender a cultivar en el espacio es permitir la exploración espacial a largo plazo: es fundamental que los astronautas tengan una fuente de alimento regenerativo. Imagínese irse de vacaciones por un año y tener que empacar todas las comidas que planeaba comer: su automóvil estaría completamente lleno de comestibles.

Las plantas también pueden ayudar al sistema de soporte vital de otras maneras. Se pueden usar para purificar el agua y reciclar el dióxido de carbono en oxígeno. Si se cultivan en una escala suficientemente grande, las plantas podrían impactar enormemente en el diseño de las naves espaciales y las colonias.

De vuelta aquí en la Tierra, el impacto de la agricultura espacial ampliará nuestro conocimiento de la agricultura. Los investigadores esperan transferir lo que aprenden sobre el cultivo de alimentos en el clima inhóspito del espacio a climas igualmente desafiantes y hostiles en la Tierra. Están recopilando información detallada sobre cómo crecen las plantas y esperamos que esta información ayude a medida que la tierra se vuelva más escasa y menos fértil. Los objetivos incluyen cultivos de mayor calidad, mayores rendimientos de cultivos y sistemas agrícolas mejor controlados y invernaderos.

La agricultura espacial ha llevado a otras aplicaciones sorprendentes y útiles aquí en la Tierra. Uno es un dispositivo especial llamado Bio-KES que convierte etileno en dióxido de carbono y agua usando luz ultravioleta. El etileno hace que las plantas maduren y eventualmente se echen a perder. Un dispositivo como Bio-KES, utilizado en unidades de almacenamiento de alimentos y vitrinas, podría ayudar a aumentar la vida útil de los productos, flores y otros artículos perecederos. La luz ultravioleta tiene otras aplicaciones además de ayudar a reducir la cantidad de alimentos podridos que debemos descartar.También se puede usar para matar patógenos como el ántrax, ayudar a que las heridas sanen más rápido y mejorar la efectividad de algunos tratamientos contra el cáncer.

Otra área que podría tener consecuencias inesperadas es el estudio de las paredes celulares de las plantas. A través de la agricultura espacial, los científicos pueden descubrir cómo controlar y regular qué tan fuerte crecerá una planta. Algunas plantas podrían beneficiarse de esta investigación en lo que respecta a una mejor durabilidad del clima. Además, los árboles con paredes celulares menos resistentes crecerían más rápido y serían más fáciles y más baratos de procesar en papel. Estos árboles modificados genéticamente podrían ayudar a reducir la deforestación al convertirse en recursos confiables y de rápido crecimiento para la producción de papel.

Por último, las plantas parecen mejorar la psique. Así como la jardinería y el paseo por el parque pueden ponerte de buen humor aquí en la Tierra, lo mismo ocurre con nuestras contrapartes espaciales a bordo de la EEI. Las plantas y un entorno exuberante pueden estimular los sentidos y producir un efecto calmante. Por ejemplo, los astronautas utilizaron las plantas como dispositivos terapéuticos después de que sus colegas perecieron en el desastre de Columbia [fuente: Quinn]. Los investigadores planean estudiar el efecto psicológico de las plantas siguiendo el tiempo que cada astronauta dedica a la jardinería y al cultivo de plantas.

La agricultura espacial afectará nuestras posibilidades futuras de supervivencia en el accidentado terreno marciano y nuestra capacidad para alimentar a la población en globo de la Tierra. Para obtener más información sobre la agricultura espacial, visite los enlaces en la página siguiente.


Suplemento De Vídeo: Los cultivos espaciales, el futuro de la supervivencia de la humanidad.




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