Skal dyrke bønner og salat i verdensrommet

For å kunne reise til Mars må astronautene dyrke sin egen mat. NTNU lager blomsterpottene for dyrking i verdensrommet. Nå har det blitt gjennomført forsøk med salat. Snart blir det bønnedyrking.

Fersk mat er så attraktivt at astronautene skåler med salat når de klarte å dyrke frem litt på romstasjonen for tre år siden.

I 2021 skal det dyrkes bønner i verdensrommet, plantet i avanserte blomsterpotter utviklet ved NTNU.

– Drømmen for en astronaut er å kunne spise fersk mat.

– Astronautene liker gartnerarbeid og alt som kan minne dem om livet på jorda. De trives med å stelle og vanne grønnsakene, og få de til å spire, sier Silje Wolff, plantefysiolog hos CIRiS ved NTNU Samfunnsforskning.

Planter salat i lavastein

Denne salaten ble plantet i kunstig jord fremstilt av lavastein. Målet er at plantene skal vokse direkte i vann tilsatt plantenæring. Foto: Silje Wolff

Hun har nettopp fullført et forsøk med å dyrke salat for verdensrommet. Salaten ble plantet i kunstig jord fremstilt av lavastein. Målet er at plantene skal vokse direkte i vann tilsatt plantenæring.

– Drømmen for en astronaut er å kunne spise fersk mat. Gjerne jordbær, cherrytomater eller noe som er en smakseksplosjon. Det er absolutt mulig å få til en gang. Vi ser for oss et veksthus med flere sorter grønnsaker, sier Wolff.

De lengste oppholdene på den internasjonale romstasjon er i dag på seks måneder. Hvis menneskeheten skal reise til Mars må astronautene oppholde seg i verdensrommet i minst et år.

Drømmen om Mars

European Space Agency planlegger å bygge en månebase i 2030, som en mellomlanding på veien til Mars. NASA planlegger å dra direkte til Mars med landing i 2030.

Dette er svært avanserte blomsterpotter som regulerer alt av vann, næring, gass og luft.

– Slik reisene foregår i dag, er det nesten ikke mulig å ta med seg alt man trenger av ressurser. Da trenger man å ha et biologisk system hvor astronautene produserer ny mat, og gjenvinner alt av ressurser, sier Wolff.

I dag spiser astronautene kun frysetørket og vakuumpakket mat.

Går ofte ned i vekt

– Astronautene sliter med dårlig appetitt. De ofte går ned i vekt. Et viktig mål er også det psykologiske aspektet med å spise noe friskt. Vakuumpakket mat minner ikke så veldig mye om mat. Det å få noe ferskt som trigger appetitten, og de riktige reseptorene i hjernen, er viktig, sier Wolff.

I sitt arbeid med å dyrke plantebasert mat for lange romferder, samarbeider NTNU og CIRiS med blant annet med italienske og franske forskere. CIRiS tester nytt utstyr laget av Teknisk verksted på NTNU. Dette er svært avanserte blomsterpotter som regulerer alt av vann, næring, gass og luft. I verdensrommet må alt av vann og næring gjenvinnes. Det betyr at gjødslingen må være så presis som overhodet mulig.

– Astronautene elsker å se ned på jorda. Alt som minner om natur er noe de liker å holde på med, sier plantefysiolog Silje Wolff hos CIRiS ved NTNU Samfunnsforskning.

Som et ledd i denne forskningen har Wolff gjort forsøk i klimaregulerte vekstkammer i Nederland.

Planter lukter tilgangen på næring

Nitrogen er det planten bruker mest av. Under forsøkene har Wolff sett på ulike doser med næring, og hvordan dette påvirker vannopptaket i planten.

– Vi fant ut at planten på en måte kan lukte hvor mye næring den har tilgjengelig. Når nitrogenkonsentrasjonen er veldig lav, vil planten ta opp mer vann og slik suge til seg mer nitrogen helt til den har et optimalt nivå. Planten har en mekanisme som slår inn når det er nok nitrogen. Da regulerer den både nitrogen – og vannopptaket ned, sier Wolff.

Snurres i en sentrifuge

Nå er alt som kan testet på jorda gjennomført. Neste trinn blir å dyrke bønner i verdensrommet for å se hva slags effekt fravær av tyngdekraft har for vanntransport og næringsopptak. Det er ikke mulig å teste eller simulere fravær av tyngdekraft på jorden.

Når bønnene skal spire og vokse på romstasjonen blir de plassert i en sentrifuge. Rotoren snurres slik at man får ulike nivåer av gravitasjon.

Kunsten å få noe til å vokse i verdensrommet kan overføres til jordkloden.

– Vi får dermed et oppsett som gir både mikrogravitasjon som er i romstasjonen og 1G som vi har her på jorda, sier Wolff.

Hun kan da sammenligne hva de ulike gravitasjonsnivåene i verdensrommet gjør med planten. På jorda fører tyngdekraften til at varm luft stiger, mens kald luft synker. På romstasjonen blir lufta mer stillestående. Denne mekanismen fører til at astronautene alltid har litt feber. Plantene påvirkes også.

Får ikke svettet slik på jorda

–Den stillestående lufta påvirker et sjikt på undersiden av bladet hvor spalteåpningene sitter. Når tyngdekraften forsvinner blir grensesjiktet i spalteåpningene tykkere. Det fører til mindre fordampning og at bladtemperaturen stiger. Fordampning av vann til omgivelsene er en viktig del av plantenes regulering, og kan sammenliknes med svetting for å kjøle ned kroppen hos mennesker og dyr, sier Wolff.

Plantene kan lukte hvor mye næring som er tilgjengelig, fant Silje Wolff ut, da hun gjorde forsøk i klimaregulerte vekstkammer i Nederland. Foto: Silje Wolff

Kunsten å få noe til å vokse i verdensrommet kan overføres til jordkloden.

For å kunne produsere mer og ha en mest mulig bærekraftig måte å dyrke mat på, er matproduksjon i byer en mulighet. Der er det lite jord å dyrke i, men mye kan være mulig hvis man kan plante direkte i vann innendørs i lukkede systemer hvor alt av klima er regulert.

Urban dyrking under bakken

– Resirkulering og presisjons-gjødsling er en av nøklene for å få til en mer bærekraftig matproduksjon. Ved å dyrke planter direkte i vann med oppløste næringsstoffer, får man mye bedre kontroll på både gjødslingen og vanningen.

–  Plantene blir mindre sensitive mot næringsmangel fordi røttene er i direkte kontakt med næringen. Den vil hele tiden kunne tilføres ny næring gjennom vannet, og bruke absolutt all næringen som er der – i motsetning til jord eller annen masse som binder næringen og påvirker tilgangen til røttene. Røttene råtner ikke når vann blandes med litt oksygen, sier Wolff. 

Kilde: Testing New Concepts for Crop Cultivation in Space: Effects of Rooting Volume and Nitrogen Availability.