Peluncuran misi Artemis 1 NASA menyang Bulan ing Nopember nandhani langkah liyane ing perjalanan sing bakal nyebabake manungsa ngunjungi tetangga planet sing paling cedhak, Mars. Misi manungsa pungkasane bakal ngetutake sawetara pesawat ruang angkasa robot, sing paling anyar yaiku pendaratan rover Perseverance ing planet abang ing Februari 2021. Kanggo lelungan manungsa menyang Mars ana akeh masalah teknologi sing kudu ditanggulangi, kunci ing antarane. Iki minangka perlindungan saka radiasi surya lan kesehatan kru, kalebu cara paling apik kanggo nyedhiyakake panganan sing bergizi. Fokus lan tantangan kanggo akeh ahli sing nyinaoni sing terakhir yaiku carane ngindhari kekurangan laten sing disebabake dening konsumsi panganan beku-pepe. Kasedhiyan panganan seger bakal dadi keuntungan kesehatan lan psikologis sing utama, lan iki perlu kanggo tuwuh lan panen tanduran ing dalan. Ing artikel iki, penulis nyemak data lan riset saiki babagan nutrisi, mupangat medis lan psikologis, lan cara sing bisa ditanam ing papan sing jero.
Miturut NASA, limang bebaya utama katon sajrone penerbangan jarak jauh: radiasi ruang angkasa, isolasi lan kurungan, jarak saka Bumi, gravitasi sing sithik, lan lingkungan sing musuhan lan tertutup saka pesawat ruang angkasa. Tetuwuhan urip lan panganan sing mentas thukul bisa dadi peran utama kanggo ndhukung telung: nutrisi, kabutuhan medis lan psikologi kru.
Nutrition
Keseimbangan nutrisi panganan sing disedhiyakake kanggo misi ruang angkasa kudu diadaptasi kanthi sampurna kanggo kru kanggo njaga perjalanan sing dawa kanthi kesehatan sing apik.
Keseimbangan nutrisi panganan sing disedhiyakake kanggo misi ruang angkasa kudu diadaptasi kanthi sampurna kanggo kru kanggo njaga perjalanan sing dawa kanthi kesehatan sing apik. Amarga pasokan maneh saka Bumi bakal angel, nemtokake diet sing tepat lan bentuk sing tepat minangka tujuan kritis.
Nyingkiri kekurangan nutrisi penting minangka tantangan sing paling jelas, lan kabutuhan nutrisi sing rinci wis diteliti dening NASA. Nanging, akeh 'sistem' panganan ruang angkasa saiki wis kabukten kurang. Khususé, panyimpenan pangan sing dawa banget nyebabake degradasi vitamin A, B1, B6 lan C.
Mundhut bobot rata-rata kumulatif kanggo astronot yaiku 2.4 persen saben 100 dina ing microgravity, sanajan kanthi latihan resistif sing ketat. Astronot uga wis ditampilake kanggo nandhang sangsara marga saka kurang nutrisi ing kalium, kalsium, vitamin D lan vitamin K amarga pangan diwenehake ora ngidini kanggo nyukupi kabutuhan intake saben dina.
Tanduran kanthi alami ngemot vitamin lan mineral, lan konsumsi panganan seger bakal nyegah masalah panyimpenan. Konsumsi kasebut bakal dadi tambahan sing apik kanggo panganan beku.
Astronot Scott Kelly nyusoni zinnias angkasa sing sekarat bali menyang kesehatan ing ISS. Dheweke motret buket kembang ing Cupola kanthi latar mburi Bumi lan nuduhake foto kasebut menyang Instagram kanggo Dina Valentine ing 2016.
Kedokteran
Saliyane vitamin lan mineral, tetanduran nyintesis akeh metabolit sekunder sing beda. Senyawa kasebut bisa dadi bantuan gedhe kanggo nyegah masalah kesehatan. Contone, folat melu ndandani DNA, nanging syarate mung 64 persen dina penerbangan. Amarga telomeres, pungkasan kromosom, wis kabukten bisa diowahi sacara signifikan sajrone penerbangan dawa, suplemen folat liwat tanduran seger bisa mbantu nyuda penuaan genetik lan kedadeyan kanker.
Antarane conto liyane, sayuran sing sugih karotenoid bisa nyegah distorsi mata sing disebabake dening microgravity, dene diet plum garing bisa mbantu nyegah mundhut balung sing disebabake dening radiasi. Akeh tanduran ngemot antioksidan sing bisa dadi bantuan gedhe kanggo nglindhungi DNA manungsa saka mutasi sing disebabake dening radiasi. Nanging, diet adhedhasar tanduran ora cukup lan solusi liyane kudu dikembangake kanggo nglindhungi astronot saka radiasi.
Psychology
Saliyane vitamin lan mineral, tanduran sintesis akeh metabolit sekunder sing beda
Amarga pamisahan lan jarak bakal nyebabake stres mental para astronot, panganan minangka salah sawijining wektu sing paling penting kanggo ngenthengake swasana ati. Mangan panganan beku-pepe ing saben dhaharan nggawe menu lemes lan astronot cenderung mangan kurang saka wektu. Mangan panganan seger bisa nyuda rasa kesel iki, paling ora nyedhiyakake macem-macem wujud lan tekstur.
Kegiatan liyane sing migunani kanggo kesehatan mental kru yaiku hortikultura. Tanduran sing tuwuh wis kabukten duwe efek sing migunani banget, amarga bisa menehi para astronot ngrasa lelungan nganggo potongan bumi. Sawetara panaliten nyoba nemokake tanduran kanthi efek psikologis sing paling migunani, amarga bisa dadi faktor sing penting banget kanggo kesehatan mental kru. Contone, stroberi bisa nambah respon psikologis sing positif, kayata semangat lan rasa percaya diri, nyuda depresi lan stres, dene ketumbar bisa nambah kualitas turu.
Mangkono, peternakan papan adhedhasar tanduran menarik ing tingkat nutrisi, psikologis lan medis. Nanging, kekurangan ruangan lan kahanan tuwuh tartamtu mbatesi jumlah lan pilihan tanduran.
Pilihan nyata tanduran sing digunakake bakal beda-beda, gumantung saka kritéria sing diteliti lan lapangan (nutrisi, psikologi lan obat) sing disenengi. Sawetara tetanduran kanthi umur beting sing dawa bisa uga trep, kayata gandum utawa kentang, nanging duwe kerugian amarga kudu dimasak sadurunge dikonsumsi. Faktor liyane sing kudu ditimbang yaiku sistem reproduksi lan mode penyerbukan tanduran, amarga kewan (kayata serangga) ora diidini mlebu ing kapal.
Dhaptar tanduran potensial kanggo tuwuh ing papan digawe, sawetara sing wis ditanam ing papan. Penulis milih kritéria nutrisi lan agronomis minangka alat kanggo milih. Mangkono, kanggo efek psikologis, nilai saka siji (min) nganti papat (maks) digandhengake karo rasa lan tampilan bagian potong utawa tanduran sing bisa ditonton.
Tabel saka macem-macem crops karo karakteristik nutrisi, medical, agronomic lan psikologis cocok kanggo misi dawa ing papan.
Tanduran tanduran ing pesawat ruang angkasa
Spasi nyedhiyakake rong sumber stres utama kanggo tetanduran: radiasi kosmik lan mikrogravitasi.
Radiasi mengaruhi wutah tanduran kanthi negatif lan nambah risiko mutasi genetik, mula nglindhungi tanduran saka radiasi kudu dadi prioritas. Nalika radiasi bisa ngemot timbal lan/utawa tameng banyu, iki nggambarake massa tambahan kanggo diselehake ing orbit. Solusi sing apik, sing asale saka Lockheed Martin's Mars Base Camp (2018), yaiku nggunakake panyimpenan bahan bakar minangka tameng radiasi.
Microgravity, ing tangan liyane, ora ngrusak wutah tanduran sacara signifikan, sanajan bisa alon mudhun. Nanging, respon tanduran beda-beda miturut spesies, amarga microgravity mengaruhi ekspresi genom tanduran. Wis ditemokake yen, ing microgravity, tetanduran bakal ngetokake luwih akeh gen sing gegandhengan karo stres, kayata gen kejut panas, lan nambah produksi protein sing gegandhengan karo stres. Kajaba iku, wiji wis ditemokake duwe konsentrasi metabolit sing beda-beda lan germination telat.
Microgravity uga mengaruhi lingkungan mikro tanduran, kayata lack of obah saka atmosfer, nggawe komposisi atmosfer mboten umum lan kangelan ing mbanyoni (nganggo utawa tanpa support). Ora ana konveksi udhara ing njaba angkasa, mula yen stasiun sing tuwuh ora cukup ventilasi, gas sing dipancarake tanduran bakal tetep ana ing permukaane. Wis ditampilake yen akumulasi etilena gas ing sakubenge godhong tanduran nyebabake pangembangan godhong sing ora normal. Gas liyane, kayata karbon dioksida, sing ana ing konsentrasi dhuwur ing pesawat ruang angkasa, bisa nyebabake pati kanggo sawetara tetanduran. Masalah sing padha muncul kanggo mbanyoni tanduran, mula ngembangake metode sing ora klelep oyod bakal dibutuhake.
Tanggepan tanduran kanggo lingkungan ruang luwih angel dievaluasi. Sawetara aspek lingkungan kasebut, kayata papan sing diwatesi, bisa ngarahake pilihan kita menyang varietas kerdil. Nanging, sawetara aspèk liya kaya tanggepan tanduran kanggo microgravity beda-beda gumantung saka spesies lan varietas. Sanajan eksperimen kudu diterusake, sawetara tanduran tartamtu wis diuji lan diterangake bisa tuwuh ing papan lan bisa digunakake minangka basis.
Pangembangan kamar tanduran sing bisa nyukupi kabeh kabutuhan nutrisi para astronot bisa nganti pirang-pirang dekade, nanging nggunakake kamar cilik minangka langkah pelengkap bisa mbantu kru kanthi kekurangan vitamin lan nutrisi (sing diowahi ing panganan sing dikemas) lan nyuda kesel diet.
Mark Vande Hei, Shane Kimbrough, Thomas Pesquet, Akihiko Hoshide lan Megan McArthur saka Space X Crew-02 posing karo panen cabe abang lan ijo ing ISS ing 2021 kanggo penyelidikan Plant-Habitat 04.
Sistem pendukung urip bioregeneratif
Mangan panganan beku-pepe ing saben dhaharan nggawe menu kesel lan astronot cenderung mangan kurang saka wektu.
Ing pesawat ruang angkasa, kamar diwatesi. Mula, sukses misi kasebut gumantung marang sistem regeneratif sing dipasang ing Life Support Systems (LSS) sing bisa ngolah ulang materi sing digunakake dadi bahan sing bisa digunakake. Sistem Kontrol Lingkungan lan Dhukungan Urip (ECLSS) sing dipasang ing Stasiun Angkasa Internasional (ISS) ngasilake oksigen lan banyu kanthi daur ulang karbon dioksida lan urin; sistem sing padha bakal dibutuhake kanggo spaceflights dawa.
Gagasan babagan LSS bioregeneratif (BLSS) lair ing taun 1960-an kanggo nyakup produksi panganan lan daur ulang bahan-bahan sampah (contone, materi feses) menyang ECLSS. A BLSS karo bakteri lan ganggang bisa digunakake kanggo daur ulang nitrogen ing sampah padhet bali menyang wangun migunani nitrogen organik sing tanduran bisa nyerep. Eksperimen miturut prinsip kasebut - Micro Ecological Life Support System Alternative (MELiSSA) - wis dikembangake lan ditindakake dening Badan Angkasa Eropa wiwit taun 1990-an.
Nanging, nalika kita kalebu tanduran sing luwih dhuwur ing BLSS, kita kudu sinau integrasi karo teknologi kontrol lingkungan liyane sing ana, sing dadi tantangan anyar. Nemtokake biaya lan kelestarian sistem produksi potong panganan sing luwih cilik iki bakal menehi informasi kritis kanggo berkembang menyang BLSS sing luwih gedhe.
Diagram skematis desain kapindho unit pertumbuhan tanduran tabung keropos.
Ngembangake ruang pertumbuhan tanduran
Nggunakake sistem hidroponik kanggo nandur tanduran minangka kemungkinan sing menarik, amarga tuwuh tanduran ing banyu tinimbang ngandelake sistem kaya lemah. Sing terakhir nambah bobot kanggo pesawat ruang angkasa lan risiko partikel sing ngambang, rong aspek sing nggawe kerugian. Advanced Plant Habitat (APH) sing dipasang ing ISS wis nandur macem-macem gandum kerdil kanthi nggunakake sistem hidroponik kanthi sistem penyiraman tabung keropos sing dipasang ing modul oyot sing ngemot arcillite lan pupuk rilis alon.
Kanggo nggampangake kegiatan hortikultura kru lan kanggo mesthekake yen tanduran tuwuh ing lingkungan sing optimal, siklus budaya potong kudu dipantau kanthi lengkap dening komputer. Sistem pemantauan kasebut diuji ing taun 2018 ing Antartika. Nggunakake sistem sebagian otomatis kanggo tuwuh tanduran bakal mesthekake yen kru entuk manfaat saka ngarsane tanduran ing pesawat ruang angkasa (kanthi manipulasi) lan ngindhari masalah pertanian dadi akeh wektu. Pancen, ruangan sing dibutuhake kanggo tuwuh tanduran durung ditetepake kanthi tepat lan sawetara eksperimen ing lingkungan kaya ruang (kayata HI-SEAS) nuduhake yen kegiatan iki bisa dadi dawa.
Tanduran sing tuwuh wis kabukten duwe efek sing migunani banget, amarga bisa menehi para astronot ngrasakake lelungan nganggo potongan bumi.
Pungkasan, Sistem Produksi Sayuran NASA, utawa Veggie, (diluncurake ing 2014), sing nyedhiyakake area sing tuwuh 0.11 m², minangka conto gedhe saka unit pertumbuhan tanduran sing bisa digunakake ing pesawat ruang angkasa, amarga wis diuji ing ISS. Ing babagan syarat cahya, LED digunakake kanthi rong dawa gelombang sing beda: abang (630 nm) lan biru (455 nm) amarga tanduran tuwuh luwih irit miturut dawa gelombang kasebut. LED ijo uga perlu kanggo menehi tanduran warna alam, saéngga gampang identifikasi penyakit lan ngelingake kru Bumi.
Mizuna (kubis Jepang), lettuce romaine abang lan Tokyo bekana (kubis Cina) ditanam ing unit Veggie ing ISS.
Kahanan antariksa nggawe stres kanggo manungsa lan tanduran, mula desain tanduran bisa tuwuh ing pesawat ruang angkasa lan mbantu nyuda sawetara stres sing dialami para astronot sing saiki lagi diteliti.
Gen sing melu respon stres tanduran wis diidentifikasi nanging kanggo nyuda utawa nyuda efek kasebut, para ilmuwan kudu ngowahi ekspresi gen sing ana utawa nambah gen adaptasi spasi menyang génom. Iki bisa digayuh kanthi nggunakake panyuntingan gen lan sawetara gen calon wis diidentifikasi lan diteliti kanthi khusus. Contone, ARG1 (Altered Response to Gravity 1), sawijining gene sing dikenal bisa mangaruhi respon gravitasi ing tetanduran ing Bumi, melu ekspresi 127 gen sing ana hubungane karo adaptasi pesawat ruang angkasa. Umume gen sing diowahi ing ekspresi ing spaceflight ditemokake gumantung marang Arg1, sing nuduhake peran utama gen kasebut ing adaptasi fisiologis sel sing ora dibedakake menyang spaceflight. HsfA2 (Faktor Kejut Kalor A2) nduwe pengaruh sing signifikan marang adaptasi pesawat ruang angkasa, contone liwat biosintesis pati. Tujuane kanggo ngrusak gen sing nyebabake stres lan ningkatake gen sing migunani.
Gen liyane, sing disebut gen adaptasi ruang, kayata gen sing ana hubungane karo radiasi, perklorat, dwarfisme lan suhu adhem, bisa uga ditliti amarga bisa mbantu tanduran nolak kahanan ruangan sing atos. Contone, mikroorganisme sing diadaptasi menyang lingkungan hipersaline nduweni gen kanggo tahan UV lan tahan perklorat. Akeh varietas kerdil (kayata gandum) wis dibudidayakake ing ISS lan tomat ceri kerdil 'Red Robin' bisa uga ditanam ing ISS minangka bagéan saka eksperimen Veg-05 NASA.
Kita uga bisa ngrancang tanduran kanggo kesehatan astronot. Ningkatake akumulasi senyawa sing migunani, nggawe tanduran sing bisa dipangan kabeh awak kanggo nyuda sampah, utawa ngrancang tanduran kanggo ngasilake obat-obatan nglawan efek samping ruang angkasa ing astronot minangka cara sing bisa nggawe tanduran migunani kanggo kru.
Strategi Whole-Body Edible and Elite Plant (WBEEP) digunakake ing tanduran kentang, nggawe batang lan godhong kentang bisa ditonton kanthi ngilangi solanine. Kanggo nyandhet produksi, salah siji gen sing mrodhuksi iku bisu utawa mutasi dening suntingan gen. Nggawe kentang WBEEP iki nduweni kaluwihan amarga minangka tanduran sing gampang dibudidayakake minangka sumber energi sing apik lan wis kabukten bisa tuwuh ing kahanan sing angel kayata papan. Tetuwuhan uga dikuwataké kanggo nyukupi kabutuhan nutrisi awak manungsa.
Radiasi mengaruhi wutah tanduran kanthi negatif lan nambah risiko mutasi genetik, mula nglindhungi tanduran saka radiasi kudu dadi prioritas.
Salah sawijining masalah utama kanggo kesehatan astronot ing microgravity yaiku mundhut kepadatan balung. Balung kita terus-terusan seimbang antarane wutah lan resorpsi, saéngga balung bisa nanggapi cedera utawa owah-owahan ing olahraga. Mbuwang wektu ing microgravity ngganggu imbangan iki, tipping balung menyang resorption, supaya astronot ilang massa balung. Iki bisa diobati nganggo obat sing diarani hormon paratiroid, utawa PTH, nanging mbutuhake injeksi reguler lan umur simpan sing cendhak banget, sing dadi masalah kanggo penerbangan angkasa sing dawa. Mulane, lettuce transgenik sing ngasilake PTH direkayasa.
Ngrancang tanduran sing bisa tuwuh ing angkasa lan bisa digunakake kanggo astronot isih ana ing tahap awal riset. Nanging, prospek kasebut pancen njanjeni lan ditliti dening kabeh lembaga antariksa utama. Mbangun kamar wutah tanduran ing lingkungan unwelcoming saka papan isih mbutuhake karya. Salah sawijining tantangan yaiku nambahake bagean bioregeneratif saka BLSS menyang LSS sing wis ana. Tantangan liyane yaiku perlu kanggo pilihan sing luwih apik saka crops kanggo thukul ing Papan kanggo loro tahan kahanan papan lan menehi asil sing signifikan. Nanging amarga panyebaran kawruh babagan pemuliaan tanduran, panyuntingan gen ing tanduran sing dipilih bakal ngidini supaya bisa diadaptasi luwih akeh ing kahanan papan lan cocog karo kabutuhan nutrisi lan kesehatan kru.
Sumber: https://room.eu.com