Peluncuran misi Artemis 1 NASA ka Bulan dina bulan Nopémber nandaan léngkah sanés dina perjalanan anu hiji dinten bakal ngakibatkeun manusa ngadatangan tatangga planet pangcaketna urang, Mars. Misi manusa antukna bakal nuturkeun sababaraha pesawat ruang angkasa robotic, anu paling anyar nyaéta badarat rover Perseverance di planét beureum dina bulan Pebruari 2021. Pikeun perjalanan manusa ka Mars aya seueur masalah téknologi anu kedah direngsekeun, konci diantarana. aranjeunna janten panyalindungan tina radiasi panonpoé sareng kaséhatan awak, kalebet cara anu pangsaéna pikeun nyayogikeun tuangeun bergizi. Fokus sareng tangtangan pikeun seueur ahli anu ngulik anu terakhir nyaéta kumaha carana ngahindarkeun kakurangan laten anu disababkeun ku konsumsi konstan katuangan beku-garing. Ketersediaan kadaharan seger écés bakal kauntungan kaséhatan sarta psikologis utama, sarta pikeun ieu bakal perlu tumuwuh sarta panén tutuwuhan en route. Dina tulisan ieu, pangarang marios data sareng panalungtikan ayeuna ngeunaan nutrisi, kauntungan médis sareng psikologis, sareng metode anu mungkin pikeun melak pepelakan di jero rohangan.
Numutkeun kana NASA, lima bahaya utama muncul nalika penerbangan jarak jauh: radiasi ruang angkasa, isolasi sareng kurungan, jarak ti Bumi, gravitasi rendah, sareng lingkungan mumusuhan sareng katutup tina pesawat ruang angkasa. Tutuwuhan hirup sareng tuangeun anu énggal tiasa maénkeun peran utama dina ngadukung tilu ieu: nutrisi, kabutuhan médis sareng psikologi awak.
jat nu mawa gisi
Kasaimbangan gizi dahareun anu disayogikeun pikeun misi luar angkasa kedah diadaptasi sampurna pikeun awak pikeun ngadukung perjalanan anu panjang dina kaséhatan anu saé.
Kasaimbangan gizi dahareun disadiakeun pikeun misi luar angkasa kudu sampurna diadaptasi pikeun awak pikeun ngadukung lalampahan panjang dina kaséhatan alus. Kusabab resupplies ti Bumi bakal hese, nangtukeun persis diet katuhu jeung formulir tepat na mangrupakeun tujuan kritis.
Ngahindarkeun kakurangan gizi ésénsial mangrupikeun tantangan anu paling atra, sareng kabutuhan gizi anu lengkep parantos ditaliti ku NASA. Seueur 'sistem' pangan ruang angkasa ayeuna, kumaha oge, parantos kabuktosan kakurangan. Sacara husus, panyimpen pangan ambient anu panjang nyababkeun degradasi vitamin A, B1, B6 sareng C.
Rata-rata leungitna beurat kumulatif pikeun astronot nyaéta 2.4 persén per 100 poé dina microgravity, sanajan kalawan countermeasures latihan résistif stringent. Astronot ogé geus ditémbongkeun kakurangan tina deficiencies gizi dina kalium, kalsium, vitamin D jeung vitamin K sabab dahareun disadiakeun teu ngidinan pikeun minuhan sarat asupan sapopoé.
Tutuwuhan sacara alami ngandung vitamin sareng mineral, sareng konsumsi langsung katuangan seger bakal nyegah masalah neundeun. Konsumsi aranjeunna janten suplemén anu saé pikeun tuangeun beku-garing.
Astronot Scott Kelly ngarawat zinnias rohangan anu maot deui ka kaséhatan di ISS. Anjeunna motret karangan kembang dina Cupola ngalawan latar bumi sareng ngabagi poto ka Instagram na pikeun Poé Valentine di 2016.
ubar
Salian vitamin sareng mineral, pepelakan nyintésis seueur métabolit sekundér anu béda. Sanyawa ieu tiasa ngabantosan pisan pikeun nyegah masalah kaséhatan. Contona, folat aub dina perbaikan DNA, tapi sarat na anu patepung dina ukur 64 persén poé hiber. Salaku telomeres, tungtung kromosom, geus kabuktian dirobah sacara signifikan salila penerbangan panjang, supplementation di folat via tutuwuhan seger bisa mantuan ngurangan sepuh genetik jeung kajadian kanker.
Diantara conto sanésna, sayuran anu beunghar karotenoid tiasa nyegah distorsi panon anu disababkeun ku microgravity, sedengkeun diet plum garing tiasa ngabantosan nyegah leungitna tulang anu disababkeun ku radiasi. Seueur tutuwuhan ngandung antioksidan anu tiasa ngabantosan pisan dina ngajagaan DNA manusa tina mutasi anu disababkeun ku radiasi. Tapi, diet nabati henteu cekap sareng solusi sanésna kedah dikembangkeun pikeun ngajagaan astronot tina radiasi.
Psikologi
Salian vitamin sareng mineral, pepelakan nyintésis seueur métabolit sekundér anu béda
Kusabab isolasi sareng jarak bakal nempatkeun galur anu penting pikeun kaséhatan méntal astronot, tuangeun mangrupikeun salah sahiji waktos anu paling penting pikeun nyéépkeun haté. Dahar kadaharan beku-garing dina unggal tepung nyiptakeun kacapean menu na astronot condong dahar kirang kana waktu. Dahar kadaharan seger bisa ngurangan kacapean ieu, teu saeutik dina nyadiakeun rupa-rupa wangun jeung tékstur.
Kagiatan séjén anu mangpaat pikeun kaséhatan méntal awak nyaéta hortikultura. Tumuwuh pepelakan parantos kabuktian gaduh pangaruh anu luar biasa, sabab tiasa masihan para astronot ngumbara sareng sapotong Bumi. Sababaraha panilitian nyobian mendakan pepelakan anu gaduh épék psikologis anu paling mangpaat, sabab tiasa janten faktor anu penting pisan pikeun kaséhatan méntal awak. Contona, strawberries bisa ningkatkeun respon psikologis positif, kayaning vigor jeung harga diri, ngurangan depresi sarta setrés bari coriander bisa ningkatkeun kualitas sare.
Ku kituna, tatanén spasi basis tutuwuhan metot dina tingkat gizi, psikologis jeung médis. Sanajan kitu, kurangna kamar jeung kaayaan tumuwuh tinangtu ngawatesan jumlah jeung pilihan pepelakan.
Pilihan saleresna pepelakan anu dianggo bakal rupa-rupa, gumantung kana kritéria anu ditaliti sareng lapangan (gizi, psikologi sareng ubar) anu dipikaresep. Sababaraha pepelakan anu umurna panjang tiasa ngagentos, sapertos gandum atanapi kentang, tapi gaduh kalemahan kedah dimasak sateuacan dikonsumsi. Faktor séjén anu kedah dipertimbangkeun nyaéta sistem réproduktif sareng mode pembuahan pepelakan, sabab sato (sapertos serangga) henteu diidinan naek kapal.
Daptar pepelakan poténsial pikeun tumuwuh di rohangan diadegkeun, sababaraha di antarana parantos dibudidayakeun dina kapal. Panulis milih kriteria gizi sareng agronomis salaku alat pikeun milihana. Ku kituna, pikeun éfék psikologis, nilai ti hiji (mnt) nepi ka opat (max) ieu attributed ka rasa jeung penampilan pamotongan atawa bagian tutuwuhan plant.
Méja pepelakan anu béda-béda kalayan ciri gizi, médis, agronomis sareng psikologis anu cocog pikeun misi panjang di rohangan.
Tumuwuh tutuwuhan dina pesawat ruang angkasa
Angkasa nyayogikeun dua sumber setrés utama pikeun pepelakan: radiasi kosmik sareng mikrogravitas.
Radiasi mangaruhan pertumbuhan pepelakan sacara négatip sareng ningkatkeun résiko mutasi genetik, janten ngajagi pepelakan tina radiasi kedah janten prioritas. Bari radiasi bisa dikandung maké kalungguhan jeung/atawa tameng cai, ieu ngagambarkeun massa tambahan pikeun nempatkeun dina orbit. Solusi anu saé, anu asalna ti Lockheed Martin's Mars Base Camp (2018), nyaéta ngagunakeun panyimpenan bahan bakar salaku tameng radiasi.
Microgravity, di sisi anu sanésna, henteu ngaganggu pertumbuhan pepelakan sacara signifikan, sanaos tiasa ngalambatkeunana. Tapi, réspon tutuwuhan béda-béda dumasar kana spésiésna, sabab gravitasi mikro mangaruhan éksprési génom tutuwuhan. Geus kapanggih yén, dina microgravity, tutuwuhan bakal nganyatakeun leuwih gén nu patali stress, kayaning gén panas-shock, sarta ngaronjatkeun produksi maranéhanana protéin nu patali stress. Leuwih ti éta, siki geus kapanggih boga konsentrasi béda métabolit jeung pengecambahan nyangsang.
Microgravity ogé mangaruhan lingkungan mikro tutuwuhan, sapertos kurangna gerak atmosfir, nyiptakeun komposisi atmosfir anu teu biasa sareng kasusah dina nyiram (sareng atanapi tanpa dukungan). Henteu aya konvéksi hawa di luar angkasa, janten upami stasiun ngembang henteu cekap ventilasi, gas anu dipancarkeun ku pabrik bakal tetep aya di sakurilingna. Parantos ditingalikeun yén akumulasi étiléna gas di sabudeureun daun pepelakan nyababkeun pangembangan daun anu teu normal. Gas séjén, kawas karbon dioksida, hadir dina konsentrasi luhur dina pesawat ruang angkasa, bisa nepi ka tiwasna pikeun sababaraha tutuwuhan. Masalah anu sami timbul pikeun nyiram pepelakan, ku kituna ngembangkeun metode anu henteu ngalelepkeun akar bakal diperyogikeun.
Réspon tutuwuhan kana lingkungan rohangan langkung hese dievaluasi. Sababaraha aspék lingkungan éta, sapertos rohangan terbatas, tiasa ngarahkeun pilihan urang ka arah variétas dwarf. Sanajan kitu, sababaraha aspék séjén kawas respon tutuwuhan pikeun microgravity rupa-rupa gumantung kana spésiés jeung variétas. Sanaos ékspérimén kedah diteruskeun, sababaraha pepelakan parantos diuji sareng dijelaskeun tiasa tumbuh di rohangan sareng urang tiasa dianggo salaku dasar.
Ngembangkeun kamar tutuwuhan mandiri anu nyertakeun sadaya kabutuhan gizi astronot tiasa nyandak sababaraha dekade tapi nganggo kamar leutik salaku ukuran pelengkap tiasa ngabantosan awak anu kakurangan vitamin sareng zat gizi (anu dirobih dina dahareun rangkep) sareng ngirangan kacapean diet.
Mark Vande Hei, Shane Kimbrough, Thomas Pesquet, Akihiko Hoshide sareng Megan McArthur tina Space X Crew-02 posing kalayan panén cabe beureum sareng héjo di ISS taun 2021 pikeun panalungtikan Plant-Habitat 04.
Sistim rojongan hirup bioregenerative
Dahar kadaharan beku-garing dina unggal tuangeun nyiptakeun kacapean ménu sareng astronot condong tuang kirang kana waktosna.
Dina pesawat ruang angkasa, kamar diwatesan. Ku alatan éta, kasuksésan misi gumantung kana sistem regenerative embedded kana Life Support Systems (LSS) nu bisa ngadaur mulangkeunana bahan dipaké jadi bahan dipake. The Environmental Control and Life Support System (ECLSS) dipasang di Stasion Angkasa Internasional (ISS) ngahasilkeun oksigén jeung cai ku cara ngadaur ulang karbon dioksida jeung cikiih; sistem sarupa bakal diperlukeun pikeun spaceflights panjang.
Gagasan LSS bioregenerative (BLSS) lahir dina taun 1960-an kalebet produksi pangan sareng daur ulang bahan runtah (contona, fecal) ka ECLSS. A BLSS kalawan baktéri jeung ganggang bisa dipaké pikeun ngadaur mulangkeunana nitrogén dina wastes padet deui kana bentuk usable nitrogén organik nu tutuwuhan bisa nyerep. Eksperimen anu nuturkeun prinsip éta - Alternatif Sistem Pangrojong Kahirupan Ékologi Mikro (MELiSSA) - parantos dikembangkeun sareng dilakukeun ku Badan Spasi Éropa ti taun 1990-an.
Nanging, nalika urang kalebet pepelakan anu langkung luhur dina BLSS, urang kedah diajar integrasina sareng téknologi kontrol lingkungan anu sanés, anu ngagambarkeun tantangan énggal. Nangtukeun biaya sareng kelestarian sistem produksi pamotongan pangan anu langkung alit ieu bakal nyayogikeun inpormasi kritis pikeun mekar ka arah BLSS anu langkung ageung.
Diagram skéma tina desain kadua unit pertumbuhan tutuwuhan tube porous.
Ngembangkeun kamar tumuwuh tutuwuhan
Ngagunakeun sistem hidroponik pikeun melak pepelakan mangrupikeun kamungkinan anu pikaresepeun, sabab éta melak pepelakan dina cai tibatan ngandelkeun sistem sapertos taneuh. Anu terakhir nambihan beurat kana pesawat ruang angkasa sareng résiko partikel ngambang di sabudeureun, dua aspék anu matak ngarugikeun. The Advanced Plant Habitat (APH) dipasang di ISS geus tumuwuh rupa-rupa gandum dwarf maké sistem hydroponic kalawan sistem watering tube porous study dina modul akar ngandung arcillite sarta pupuk slow-release.
Pikeun ngagampangkeun kagiatan hortikultura awak sareng mastikeun yén pepelakan tumbuh dina lingkungan anu optimal, siklus budaya pamotongan kedah diawaskeun pinuh ku komputer. Sistem ngawaskeun sapertos ieu diuji dina 2018 di Antartika. Ngagunakeun sistem sabagian otomatis pikeun tumuwuh pepelakan bakal mastikeun yén awak kauntungan tina ayana tutuwuhan dina pesawat ruang angkasa (ku manipulasi aranjeunna) jeung avoids isu tatanén jadi teuing waktos-consuming. Mémang, rohangan anu diperyogikeun pikeun melak pepelakan henteu acan didefinisikeun sacara pasti sareng sababaraha percobaan dina lingkungan sapertos angkasa (sapertos HI-SEAS) parantos nunjukkeun yén kagiatan ieu tiasa janten panjang.
Tumuwuh pepelakan parantos kabuktian gaduh pangaruh anu luar biasa, sabab tiasa masihan para astronot raos ngarambat sareng sapotong Bumi.
Tungtungna, Sistem Produksi Sayuran NASA, atanapi Veggie, (diluncurkeun taun 2014), anu nyayogikeun aréa ngembang 0.11 m², mangrupikeun conto anu saé pikeun unit pertumbuhan pepelakan anu tiasa dianggo dina pesawat ruang angkasa, sabab parantos diuji dina ISS. Dina watesan syarat cahaya, LEDs dipaké kalawan dua panjang gelombang béda: beureum (630 nm) jeung bulao (455 nm) salaku tutuwuhan tumuwuh leuwih éfisién dina panjang gelombang ieu. LED héjo bisa ogé diperlukeun pikeun masihan tutuwuhan warna alam na, sahingga easing idéntifikasi kasakit jeung ngingetkeun awak Bumi.
Mizuna (kol Jepang), apu romaine beureum jeung Tokyo bekana (kol Cina) tumuwuh dina Unit Veggie di ISS.
Kaayaan ruang angkasa nyiptakeun setrés pikeun manusa sareng pepelakan, ku kituna desain pepelakan tiasa tumbuh dina pesawat ruang angkasa sareng ngabantosan sababaraha setrés anu dialami astronot ayeuna nuju ditaliti.
Gén anu kalibet dina réspon setrés pepelakan parantos diidentifikasi tapi pikeun ngirangan atanapi ngirangan épék éta, para ilmuwan kedah ngarobih ekspresi gén anu aya atanapi nambihan gén adaptasi rohangan kana génom. Ieu tiasa dihontal nganggo ngedit gén sareng sababaraha gén calon parantos diidentifikasi sareng ditaliti sacara khusus. Contona, ARG1 (Altered Response to Gravity 1), gén anu dipikanyaho mangaruhan réspon gravitasi dina tatangkalan di Bumi, aub dina éksprési 127 gén anu aya hubunganana sareng adaptasi penerbangan luar angkasa. Kalolobaan gén dirobah dina ekspresi dina spaceflight kapanggih jadi Arg1-gumantung, suggesting peran utama pikeun gén éta dina adaptasi fisiologis sél undifferentiated kana spaceflight. HsfA2 (Heat Shock Factor A2) boga pangaruh signifikan dina adaptasi spaceflight, contona ngaliwatan biosintésis pati. Tujuanana nyaéta pikeun ngaruksak gén anu nyababkeun setrés sareng ngamajukeun anu mangpaat.
Gén séjén, anu disebut gén adaptasi-ruang, sapertos gén anu aya hubunganana sareng radiasi, perklorat, dwarfisme sareng suhu tiis, berpotensi patut ditaliti sabab bakal ngabantosan pepelakan nolak kaayaan rohangan anu parah. Contona, mikroorganisme diadaptasi kana lingkungan hypersaline mibanda gén pikeun résistansi UV jeung résistansi perchlorate. Loba variétas dwarf (misalna gandum) geus dibudidayakan di ISS jeung dwarf céri tomat 'Red Robin' bisa dipelak di ISS salaku bagian tina percobaan Veg-05 NASA.
Urang ogé tiasa ngarancang pepelakan pikeun kaséhatan astronot. Ngamajukeun akumulasi sanyawa mangpaat, nyieun tutuwuhan edible sakabeh awak pikeun ngurangan runtah, atawa ngarancang tutuwuhan pikeun ngahasilkeun ubar ngalawan efek samping spasi dina astronot mangrupakeun cara mungkin sangkan tutuwuhan mangpaat pikeun awak.
Strategi Whole-Body Edible and Elite Plant (WBEEP) digunakeun pikeun pepelakan kentang, ngajantenkeun batang sareng daun kentang tiasa didahar ku cara ngaleungitkeun solanin tina aranjeunna. Pikeun ngahambat produksina, boh gén anu ngahasilkeun éta dijempékeun atanapi dimutasi ku éditan gen. Nyiptakeun kentang WBEEP ieu ngagaduhan kaunggulan sabab mangrupikeun pepelakan anu gampang dibudidayakeun anu sumber énergi anu saé sareng parantos kabuktosan tiasa tumbuh dina kaayaan susah sapertos rohangan. Tutuwuhan ogé dikuatkeun pikeun nyumponan kabutuhan gizi awak manusa.
Radiasi mangaruhan pertumbuhan pepelakan sacara négatip sareng ningkatkeun résiko mutasi genetik, janten ngajagi pepelakan tina radiasi kedah janten prioritas.
Salah sahiji masalah utama pikeun kaséhatan astronot dina microgravity nyaéta leungitna dénsitas tulang. Tulang urang terus saimbang antara tumuwuh sarta resorption, sahingga tulang pikeun ngabales tatu atawa parobahan dina latihan. Méakkeun waktu dina microgravity ngaganggu kasaimbangan ieu, tipping tulang nuju resorption, jadi astronot leungit massa tulang. Ieu tiasa diubaran ku ubar anu disebut hormon paratiroid, atanapi PTH, tapi peryogi suntikan teratur sareng umur rak anu pondok pisan, anu janten masalah pikeun penerbangan luar angkasa anu panjang. Ku alatan éta, apu transgenik anu ngahasilkeun PTH direkayasa.
Ngarancang pepelakan anu tiasa tumbuh di angkasa sareng tiasa dianggo pikeun astronot masih dina tahap awal panalungtikan. Sanajan kitu, prospek na pisan ngajangjikeun sarta keur ditalungtik ku sakabéh agénsi spasi utama. Ngawangun chamber tumuwuh tutuwuhan dina lingkungan unwelcoming spasi masih merlukeun gawé. Salah sahiji tantanganna nyaéta nambihan bagian bioregeneratif BLSS kana LSS anu parantos aya. Tantangan anu sanés nyaéta kabutuhan pikeun pilihan pepelakan anu langkung saé pikeun dipelakan dina kapal pikeun tahan kaayaan rohangan sareng nawiskeun hasil anu signifikan. Tapi berkat sumebarna pangaweruh dina pembibitan tutuwuhan, éditan gén dina pepelakan anu dipilih bakal ngamungkinkeun aranjeunna langkung diadaptasi kana kaayaan rohangan sareng cocog sareng kabutuhan gizi sareng kaséhatan awak.
Sumber: https://room.eu.com