Pestovanie zeleniny na Marse: Metódy a technológie

Vytváranie vesmírnych fariem je jednou z prioritných oblastí NASA. Astrobiológovia majú teda veľa predstáv o tom, čo presne by sa malo na Červenej planéte pestovať. Experimenty s paradajkami, mrkvou a hráškom ukázali, že pestovanie zmiešaných plodín má veľkú budúcnosť. Už sa dosiahlo niekoľko veľmi zaujímavých a povzbudivých výsledkov, ktoré sú opísané v článku publikovanom v časopise PLOS One.

Podmienky na Marse a simulácia

Ako je známe, atmosféra Marsu je približne 100-krát tenšia ako zemská a pozostáva hlavne z oxidu uhličitého, dusíka a argónu. Na vykonanie štúdie zamierili vedci do skleníkov univerzity, kde simulovali podmienky čo najbližšie k tým na Marse. Pôda bola napodobeninou marťanského regolitu - sypkej a kamenistej pôdy, ktorá pokrýva takmer celú Červenú planétu. Pridali sa do nej kúsky obyčajnej zeminy, aby lepšie zadržiavali vodu a pevnejšie upevnili korene.

Výber rastlín a ich vzájomné pôsobenie

Nie náhodou si holandskí vedci vybrali hrášok, mrkvu a paradajky. Tieto rastliny sú výživné a obsahujú zvýšené množstvo antioxidantov, vitamínu C a betakaroténu. Je to veľmi dôležité, keďže tieto živiny a užitočné látky sa úplne strácajú pri dehydratácii, ktorej podliehajú všetky potraviny posielané do vesmíru. Okrem toho sú tieto rastliny sprievodnými rastlinami - tým, že sú blízko seba, dopĺňajú sa a posilňujú.

Výsledky experimentov so zmiešanými plodinami

Hrach sa tradične považuje za základ systému rozstupu riadkov, pretože je to strukovina, ktorá je schopná zadržiavať dusík, ktorý sa premieňa na amoniak. Paradajkám sa pestovanie v systéme najviac páčilo, sprievodné paradajky boli výrazne väčšie ako tie, ktoré sa pestovali samostatne. Mrkve a hrášku však pestovanie v úzkej skupine a najmä v regolite neprospievalo, v porovnaní s tým, ktoré sa pestovali jednotlivo, sa ich úroda o niečo znížila.

Holandských biológov to však neodradilo. Skutočnosť, že systém rozstupu riadkov tak dobre fungoval pre jeden druh, hovorí o potenciáli tejto metódy v budúcnosti. Je tiež veľmi zaujímavé, že v kontrolnej skupine, kde sa používala obyčajná piesčitá pôda, už dve z troch rastlín produkovali zvýšené výnosy. To naznačuje, že systém rozstupu riadkov, ktorý aktívne používali naši predkovia už v stredoveku, bude relevantný aj v pozemskej agronómii.

Budúce smerovanie výskumu a sebestačnosť

Vedci dúfajú, že v budúcich experimentoch nájdu recept na „úplne sebestačný systém, ktorý využíva 100 % miestnych marťanských zdrojov“. To by pomohlo kolóniám na Marse, aby neboli závislé od dodávok potravín zo Zeme.

Slovenský prínos k výskumu vesmírneho poľnohospodárstva

Slovenská astrobiologička Michaela Musilová absolvovala simulovanú misiu na planétu Mars a zaoberá sa výskumom života na Marse a terraformovaním planéty. Jej experimenty sa týkali zúrodňovania pôdy, čo je priama aplikácia na Marse, podobne ako to, čo robil hlavný hrdina knihy Marťan pri pestovaní zemiakov.

Michaela Musilová pôsobila na simulovanej misii ako vedúca výskumného tímu a dôstojníčka skleníka. Približuje, že aj pri vedecko-technických aspektoch knihy Marťan bolo potrebné trošku „prižmúriť oko“, no pohľad vedca je iný ako pohľad bežného čitateľa. Páčilo sa jej, že v posádke boli ženy a jedna z nich bola dokonca komandérkou, čo jej pripomínalo jej samú, najmä pokiaľ ide o vzťahy s ľuďmi, rozkazmi a prísnosťou. V knihe je komandérka dokonca geologičkou, čo bola počas prvej misie aj ona.

Pri simulovaných misiách si astronauti môžu vziať limitované množstvo osobných vecí. Väčšinu batožiny zaberajú vedecké inštrumenty, spacák a vybavenie. Približne 30 % miesta tvoria oblečenie, hygienické potreby a osobné drobnosti. Michaela Musilová si na misie berie hudbu, pretože iPod je malý a zmestí sa. Knihy ani filmy by pre ňu nemali miesto, možno nanajvýš nejaká čítačka.

Slovenská organizácia pre vesmírne aktivity (SOSA) sa aktívne zapája do výskumu a vzdelávania v oblasti kozmických technológií. V spolupráci s Fakultou elektrotechniky a informatiky (FEI) Slovenskej technickej univerzity (STU) v Bratislave a Leteckou fakultou Technickej univerzity v Košiciach (LF TUKE) chce zriadiť niekoľko kozmických inkubátorov, teda študentských laboratórií.

Medzinárodné zemiakové centrum a pestovanie zemiakov na Marse

V Medzinárodnom zemiakovom centre v peruánskej Lime, pod hlavičkou NASA, odborníci viac ako rok skúmali, či je možné vypestovať zemiaky v simulovaných podmienkach planéty Mars. Do komory vpustili vyššiu koncentráciu CO2, nastavili teplotu, znížili tlak a žiarenie simulovali cez LED svetlá. Simulovali aj striedanie dňa a noci. Aj v týchto náročných podmienkach rastlina vyrástla.

Objav nie je rozhodujúci iba pre vesmírnych cestovateľov. Poznatky pomôžu aj pri pestovaní rastlín v náročných podmienkach na našej planéte. NASA uvažuje o vyslaní ľudí na Mars niekedy okolo rokov 2030 až 2035. Cesta na planétu trvá 7 mesiacov a misii by museli predchádzať ďalšie bezpilotné a zásobovacie projekty.

Veggie: Vesmírna záhrada na ISS a potenciálne plodiny

Národný úrad pre letectvo a vesmír (NASA) zaradil na Medzinárodnú vesmírnu stanicu (ISS) experimentálnu komoru na pestovanie zeleniny s názvom Veggie. Špeciálna komora je vybavená LED svetlami a sadenicami vo vrecúškach s pôdou. Vzhľadom pripomína skleník, je však vyrobená z plastových materiálov, takže sa dá počas prepravy ľahko zložiť.

V nízkonákladovej komore budú astronauti najprv pestovať hlávkový šalát, ak všetko prebehne úspešne, postupne sa pridajú aj ďalšie druhy zeleniny. „Dúfame, že aj keď Veggie nie je komplexný nástroj na pestovanie rastlín, umožní posádke rýchly rast zeleniny za použitia jednoduchého konceptu prívodu vody a živín,“ uviedol Howard Levine, vedúci výskumník z Kennedyho vesmírneho strediska.

Potenciálne plodiny pre Veggie:

• Šalát
• Reďkovka
• Pekingská alebo čínska kapusta
• Horkastá listová zelenina

Potraviny ako paradajky, hrášok či fazuľa, ktoré kvitnú a tvoria plody so semenami, by potrebovali dlhší ako 28-denný cyklus.

Prínosy systému Veggie pre vesmírne misie

Keďže NASA postupne smeruje k dlhším misiám, Veggie by mohla byť výnimočným zdrojom čerstvých potravín. Massa si myslí, že by mohla astronautom slúžiť aj na rekreačné záhradníčenie počas dlhých misií. Systém by zároveň mohol pomôcť pri zlepšovaní pestovania a produkcie biomasy na Zemi, z čoho by profitovali aj bežní pestovatelia. Posádky viackrát hlásili, že prítomnosť rastlín mala veľmi upokojujúci efekt a pomohla im cítiť sa viac v kontakte so Zemou.

Veg-01: Cesta k červenému šalátu vo vesmíre

NASA oznámila, že posádka ISS prvýkrát konzumovala v kozme pestovanú zeleninu (konkrétne, červený rímsky šalát) 10. augusta 2015. Astronauti mohli vyskúšať, aké to je, jesť čerstvú zeleninu, ktorá zažila iba „mikrogravitáciu a umelé osvetlenie“. Zelenina bola vypestovaná priamo v laboratóriu na ISS. Ide o experiment nazvaný Veg-01, ktorý študuje schopnosť rastu rastlín v zariadení pre pestovanie rastlín priamo vo vesmíre. Je to ďalší krok na ceste k Marsu či na iné dlhé lety vesmírom. NASA chce zabezpečiť udržateľný doplnok stravy dostupný počas celej cesty vesmírom.

Výskum pôdy na Marse a potenciálna úrodnosť

Vedci z americkej University of Georgia (UGA) skúmajú, ako najlepšie využiť pôdu na Marse s cieľom zistiť, či je tam možné pestovať plodiny. Za týmto účelom vyvinuli umelé zmesi pôdy podobné tým na červenej planéte. Svoju štúdiu zverejnili v žurnále Icarus.

Vedúca projektu Laura Fackrell z UGA objasnila, že sa „zamerali na simuláciu konkrétnych vlastností materiálov, ktoré je možno ľahko nájsť na Marse“. Simuláciou minerálneho zloženia alebo obsahu solí v marťanských zmesiach môžu zistiť veľa informácií o potenciálnej úrodnosti pôdy. Živiny, slanosť či pH patria medzi faktory, ktoré ovplyvňujú úrodnosť pôdy. Objasnenie, v akom spektre sa v súvislosti s týmito zložkami nachádza marťanská pôda, je kľúčové pre zistenie jej úrodnosti či určenia vhodných riešení, ktoré z nej urobia úrodnú pôdu.

Potrebné živiny na Marse

Napriek svojej riedkej atmosfére, extrémnemu chladu a nízkej hladine kyslíka je marťanský povrch známy tým, že obsahuje väčšinu zložiek potrebných pre rast rastlín, ako sú dusík, fosfor či draslík. I napriek tejto pozitívnej správe sa odborníci snažia nájsť odpovede na niekoľko ďalších otázok. „Prítomnosť živín ešte neznamená, že sú prístupné rastlinám, že ich dokážu z pôdy aj vytiahnuť,“ povedala Fackrell.

Pôda takisto nemusí obsahovať dostatočné množstvo potrebných živín alebo ich môže mať toľko, že budú pre rastliny toxické. Počas výskumu spozorovali niekoľko vlastností, ako napríklad výraznú suchosť, ktoré môžu predstavovať prekážky.

Lucerna siata: Nádej pre marťanské poľnohospodárstvo

Nová štúdia zverejnená v PLOS One opisuje kŕmnu plodinu, ktorá je schopná prežiť aj v nehostinnej sopečnej pôde, podobnej tej na Marse. Lucerna siata by tento problém mohla vyriešiť. Získať presnú zhodu pre regolit na Marse je zložité, ale výskumníci dali dohromady najlepšiu kombináciu, ktorú mohli, predtým, ako v nej otestovali rôzne semená. Simulovaný marťanský regolit bol potom testovaný s lucernou pridanou ako hnojivo. Do nej zasiali semená rastlín, ktoré rýchlo rastú a nepotrebujú extra špeciálne podmienky.

Jednoduché a efektívne experimenty v tejto štúdii poskytujú vedcom a astronautom dobrý odrazový mostík v pestovaní plodín na nehostinných planétach. Poľnohospodárstvo vo vesmíre už dnes nevidíme len vo filmoch. Vďaka najmodernejším technológiám by sa vesmír mohol čoskoro stať o niečo zelenším.

Systém Veggi a APH: Vývoj pestovania na ISS

Dr. Gioia Massa, vedkyňa z NASA, je považovaná za priekopníčku vesmírneho poľnohospodárstva. Okrem nedávnych úspechov v pestovaní zeleniny prostredníctvom systému "Veggi" na ISS, jej výskumný tím nedávno získal najnovšie poznatky, ktoré posúvajú pestovanie šalátu na povrchu Marsu o krok bližšie k ľudstvu.

Massa vyvinula pre NASA "Systém výroby zeleniny", alebo skrátene "Veggi", porovnateľný s malou záhradou na ISS. Hlavným výskumným cieľom Veggi je štúdium rastu rastlín v mikrogravitácii. Kufríková komora pojme až šesť rastlín, ktoré sú na špeciálnych "vankúšoch" pozostávajúcich z hlineného rastového média a hnojiva. Tvorba vzduchových bublín je častým problémom pri polievaní rastlín v mikrogravitácii. Bez gravitácie majú rastliny len niekoľko referenčných bodov, ku ktorým môžu rásť. Podľa NASA je preto pre rast rastlín vo vesmíre nevyhnutné dostatočné a vhodne nasmerované svetlo. LED žiarovky s optimalizovaným farebným spektrom už boli testované ako účinné na "pestovanie" šalátu, čínskej kapusty, horčice, kelu a okrasných kvetov. V budúcnosti sa budú pestovať aj paradajky, paprika a potraviny bohaté na antioxidanty, ako sú bobule.

APH je ďalším vývojom systému Veggi na ISS a je založený na uzavretom systéme. Celkovo 180 zabudovaných senzorov riadi automatický systém živín a vody. V roku 2018 sa uskutočnila prvá skúšobná prevádzka APH s Arabidopsis thaliana (modelová rastlina) a trpasličou pšenicou. Cieľom súčasnej štúdie vedenej Dr. Normanom Lewisom je preskúmať vplyv stavu beztiaže na ligníny - "kosti" rastlinnej štruktúry. Systémy ako systém Veggi alebo APH môžu byť vhodné aj pre mestské regióny, pretože testujú rast rastlín v náročných podmienkach. Okrem zlepšenia stupňa sebestačnosti na ISS budú výsledky výskumu aj naďalej slúžiť ako základ pre poľnohospodárstvo na iných planétach.

Eden ISS a úspechy v pestovaní na Zemi

V rámci projektu Eden ISS sa výskumníci venovali pestovaniu rastlín na odľahlých miestach našej planéty, konkrétne v Antarktíde. Astronauti na misiách vo vesmíre žijú na dehydrovanom zabalenom jedle, no to v budúcnosti pri rozsiahlejších misiách možné nebude. Expertom sa podarilo vypestovať toľko druhov zeleniny, že by z nich dokázali vyrobiť dokonca aj šalát. Vypestovali 3,6 kilogramu šalátu, 18 uhoriek a 70 reďkoviek. Do mája tohto roka si zaumienili vypestovať 4 až 5 kilogramov ovocia a zeleniny.

Hydroponia a aeroponia: Bezpôdne pestovanie

Hydroponické pestovanie predstavuje efektívny spôsob pestovania zeleniny na Marse. Hydroponický systém Urban Hydro je vybavený kanálmi NFT na rozvod vody a čerpadlom. Šaláty sa najprv predpestujú na výsadbovej doske a potom presadia do hydroponického systému. Je dôležité udržiavať výsadbové kocky vlhké a zabezpečiť dostatočné osvetlenie.

Po presadení šalátov začnite s hnojením. Je veľmi dôležité pripraviť dokonale vyvážený roztok, pretože rastliny pri hydroponickom pestovaní sú citlivé na prehnojenie. Optimálna hodnota pH pre šalát by sa mala pohybovať medzi 5,9 a 6,2. Koncentráciu hnojiva merajte pomocou EC-metra. Ideálne EC pre šalát by sa malo pohybovať v rozmedzí 1-1,2 mS. Pre dosiahnutie maximálnych výsledkov a zvýšenia objemu úrody odporúčame dodatočné osvetlenie, ak plánujete pestovať šalát doma počas zimných mesiacov. Pre šaláty je optimálny cyklus fotoperiódy 12/12 alebo 14/10 (zapnuté/vypnuté).

Odrody vhodné na pestovanie na Marse

Pri výbere odrôd zeleniny na pestovanie na Marse je potrebné zohľadniť odolnosť voči extrémnym podmienkam, nenáročnosť na živiny a krátku dobu rastu. Vhodné druhy zeleniny:

• Šalát
• Špenát
• Reďkovka
• Paradajky
• Zemiaky
• Huby
• Bylinky

Cínia: Farebný experiment vo vesmíre

Cínia (Zinnia) je obľúbená letnička známa svojimi pestrofarebnými kvetmi, ktoré pridávajú do každej záhrady špeciálny farebný akcent. Jej bohaté kvitnutie a nenáročná starostlivosť ju robia ideálnou kvetinou pre začínajúcich záhradkárov aj skúsených pestovateľov. Cínie existujú v širokej škále farieb, tvarov a veľkostí.

Druhy cínií:

• Cínia vzpriamená (Zinnia elegans): Najbežnejší druh cínie s veľkými, pestrofarebnými kvetmi. Kvitne v odtieňoch červenej, oranžovej, ružovej, fialovej a bielej.
• Cínia úzkolistá (Zinnia angustifolia): Tento druh má menšie, jemné kvety a tenké listy. Kvitne v oranžovej, žltej a bielej farbe.
• Cínia hybridná (Zinnia hybrida): Kombinuje vlastnosti viacerých druhov cínií, vďaka čomu má odolnosť voči škodcom a chorobám.

Pestovanie cínií: Základné pravidlá:

• Slnečné miesto: Cínie sú teplomilné rastliny, ktoré potrebujú slnečné stanovište, kde majú aspoň 6 hodín priameho slnečného svetla denne.
• Dobre priepustná pôda: Cínie najlepšie rastú v dobre priepustnej pôde, ktorá má vysoký obsah organickej hmoty.
• Priamy výsev alebo predpestovanie: Semená cínií môžeš vysievať priamo do záhonu po posledných jarných mrazoch alebo predpestovať v interiéri.
• Pravidelná, ale mierna zálievka: Cínie potrebujú pravidelnú zálievku, ale je dôležité, aby pôda nebola premočená.
• Odstraňovanie odkvitnutých kvetov (deadheading): Pravidelné odstraňovanie odkvitnutých kvetov podporuje tvorbu nových pukov a predlžuje obdobie kvitnutia.

Význam pestovania cínie vo vesmíre

Predtým, ako sa astronautom podarilo vypestovať cínia, Kellymu vyrástol aj rímsky šalát, no cínia bola na pestovanie náročnejšia. Tento kvet totiž potrebuje omnoho viac svetla a priestoru a je veľmi jednoduché ho vysušiť, alebo naopak preliať. Experiment s pestovaním bol na určitý okamih ohrozený, keď ju astronauti niekoľkokrát preliali. Teraz astronautom takzvaná vesmírna kvetina spríjemňuje prostredie a pozitívne vplýva aj na ich psychiku.

tags: #ako #sa #bude #pestovat #zelenina #na