Na Antarktydzie wyhodowano warzywa bez użycia gleby. Tutejszy chłód i mrok bardzo przypominają warunki panujące w kosmosie

W tym artykule:

1. Uprawa warzyw na Antarktydzie
2. Jak wygląda uprawa warzyw na Antarktydzie?
3. Uprawa aeroponiczna, czyli warzywa bez użycia gleby
4. Fryzura na polarnika
5. Warzywa wyhodowano bez ziemi

Astronauci zdani są obecnie na żywność paczkowaną na Ziemi. Świeże owoce i warzywa to rzadkie rarytasy w ich diecie. Pomysłów na uprawę roślin w zamkniętych pomieszczeniach ciągle jednak przybywa. Eksperymenty z pozaziemskim rolnictwem trwają w najlepsze – zarówno z myślą o długich misjach kosmicznych, jak i założeniu w przyszłości osad na Księżycu czy Marsie.

Gdzie najlepiej prowadzić takie próby? Na Antarktydzie! W niemieckiej stacji polarnej Neumayer III, należącej do Instytutu Badań Polarnych i Morskich im. Alfreda Wegenera, naukowcy założyli wolno stojącą szklarnię. To element projektu EDEN ISS, którego celem jest opracowanie metod produkcji żywności na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) i w przyszłych pozaziemskich koloniach. Badacze zbierają tu już owoce – a raczej warzywa – swojej pracy.

Uprawa warzyw na Antarktydzie

Lodowe pustkowia Antarktydy to dość zaskakująca lokalizacja dla szklarni, ale izolacja, ograniczone zasoby i surowe warunki stanowią doskonałą symulację wyzwań, z jakimi będą musieli zmierzyć się astronauci uprawiający warzywa w kosmosie. W pomieszczeniu długości 12 m, zbudowanym z dwóch połączonych kontenerów, znajduje się wyposażenie do uprawy roślin bez gleby, w tym systemy kontroli temperatury i wilgotności, odzyskiwania wody, automatyczna pompa składników odżywczych, oświetlenie diodowe i aparatura pomiarowa. Całość zbudowano w Niemczech i przewieziono na Antarktydę w październiku 2017 r.

Na powyższym zdjęciu autorstwa Esther Horvath kierownik EDEN ISS dr Daniel Schubert (po prawej) wraz z kolegą ciągną sanie wyładowane zapasami do szklarni oddalonej o ok. 400 m od głównego budynku stacji Neumayer III. Pokonywanie tej drogi to – by posłużyć się słowami Schuberta – „wrzód na tyłku”. Szklarnię trzeba było jednak ustawić tak daleko ze względu na potężne zaspy, które tworzą się tu za każdym większym obiektem.

Problem ten nie dotyczy głównego budynku stacji – nadano mu specjalny kształt i ustawiono na hydraulicznych podnośnikach, by zapobiec gromadzeniu się nawianego śniegu.

Astro-rolnictwo ma się dobrze. W „marsjańskiej” glebie wyrosła koniczyna

Pierwsza koniczyna na Marsie dowiodła, że bakterie azotowe wspomagające wzrost roślin motylkowych, wytrzymują marsjańskie warunki. Czy spełnia się scenariusz znany z filmu „Marsjanin", a ...

Jak wygląda uprawa warzyw na Antarktydzie?

W szklarni zainstalowano system monitorowania upraw – kamery HD, dzięki którym badacze mogą zdalnie obserwować rośliny. Botaniczka dr Anna-Lisa Paul z Uniwersytetu Florydy kalibruje specjalnie zaprojektowaną kamerę – płytka z kolorowymi kwadratami umożliwia prawidłowe odwzorowanie barw. Kamera rejestruje stan rośliny, w tym przypadku kapusty, jeszcze zanim gołym okiem da się dostrzec niepokojące symptomy.

Zdrowe, odpowiednio nawodnione i odżywione rośliny, odbijają więcej promieniowania o długości fal typowej dla bliskiej podczerwieni niż krótszych fal światła niebieskiego i zielonego.

Kamera rejestruje promieniowanie z całego zakresu, co pozwala stwierdzić, czy roślina ma się dobrze, czy coś jej dolega. Paul wyjaśnia, że dzięki temu można zareagować na problemy, nim będzie za późno. – To bardzo ważne wobec ograniczonych zasobów i wymagających warunków, a z tym właśnie mamy do czynienia w kosmosie – dodaje.

Uprawa aeroponiczna, czyli warzywa bez użycia gleby

W ramach EDEN ISS prowadzi się uprawę aeroponiczną – hoduje się warzywa bez użycia gleby. Rośliny czerpią składniki odżywcze z mgiełki, którą zraszane są ich korzenie. Rosną na pionowych stelażach, z korzeniami w specjalnych skrzynkach. Łączna powierzchnia upraw to 12,5 m kw.

Wszystkie zachodzące w szklarni procesy można nadzorować zdalnie z siedziby Niemieckiej Agencji Kosmicznej w Bremie, z wyjątkiem – jak wylicza Schubert – siewu, zbiorów i sprzątania, które trzeba wykonywać ręcznie. Na zdjęciu widzimy, jak Markus Dorn przygotowuje nasiona do kiełkowania, umieszczając w pojemnikach kłębki wełny mineralnej nasączone roztworem substancji odżywczych.

Wełna mineralna – czyli przypominające watę cukrową, skłębione włókna stopionej skały – magazynuje wodę i stabilizuje korzenie. Nasiona będą przez dwa tygodnie kiełkować na tacach, a potem zostaną przeniesione na pionowe stelaże.

Naukowcy pierwszy raz wyhodowali rośliny w glebie z Księżyca. Czy to przełom eksploracji kosmosu?

Badania mogą być niezwykle przydatne w kontekście programu Artemis. Jego celem jest powrót człowieka na Księżyc i utworzenie stałej bazy księżycowej.

Stacja Neumayer III, na zdjęciu poniżej widziana z okna helikoptera, co roku przemieszcza się o mniej więcej 150 m na północ wraz z lodowcem szelfowym Ekströma, na którym jest ustawiona. To miejsce dla samotników – zwłaszcza podczas trwającej dziewięć miesięcy zimy, którą dziewięcioosobowa załoga (troje z badaczy opiekuje się roślinami) spędza całkowicie odcięta od świata.

Latem grono naukowców przebywających w stacji powiększa się do około 50 osób. Badają niemal wszystko – od chemicznych właściwości powietrza przez lód morski po pingwiny.

Mimo fizycznej izolacji członkowie antarktycznej załogi przez cały rok utrzymują kontakt z koleżankami i kolegami w Niemczech. – Teraz to dość proste – mówi Schubert. – Mamy na WhatsAppie grupę dla zimujących i osobny chat do rozmów dotyczących szklarni.

Choć jednak naukowcy przebywający na stacji mogą liczyć na przesyłane zdalnie rady, w razie problemów zdani są na własne umiejętności – zupełnie jak w kosmosie.

Jak dotarłam na szósty kontynent. Wyprawa na Antarktydę

Mimo że wyprawa na Antarktydę nie jest ani łatwa, ani tania, co roku na lodowym lądzie stawia stopę ponad 20 tys. turystów z całego świata.

Fryzura na polarnika

Jako że najbliższy salon fryzjerski znajduje się tysiące kilometrów od stacji, jej kierownik dr Bernhard Gropp wziął sprawy – i maszynkę – w swoje ręce i strzyże elektryka Thomasa Schada. Dobra atmosfera i relacje w zespole są kluczowe w trudnych, antarktycznych warunkach. Zimą temperatura spada tu poniżej minus 40 st. C, a podczas nocy polarnej ciemności panują nieprzerwanie przez 11 tygodni. Tak samo jak w kosmosie, nowa fryzura i odrobina zieleniny potrafią naprawdę podnieść morale. Wpływ świeżej żywności na psychiczny dobrostan także jest przedmiotem badań na stacji.

– Mamy odrębny zespół, który regularnie przygotowuje dla nas kwestionariusze i organizuje dyskusje panelowe – opowiada Schubert. – Wygląda na to, że świeża żywność wpływa na nas pozytywnie.

Warzywa wyhodowano bez ziemi

Podczas antarktycznej zimy w 2018 r., od lutego do listopada, w szklarni na stacji wyhodowano 268 kg warzyw, w tym 67 kg ogórków i 50 kg pomidorów. Imponujące plony widoczne na zdjęciu zebrano w styczniu 2019 r. Poza ogórkami i pomidorami badacze mogli delektować się boćwiną, rzodkiewkami, ziołami i kilkoma odmianami sałaty.

Diodowe lampy dostarczają roślinom głównie światła czerwonego, które jest najbardziej efektywnym źródłem energii dla procesów fotosyntezy, ale zaprogramowano także siedem innych trybów z myślą o poszczególnych fazach wzrostu i potrzebnej roślinom ilości światła.

– Opracowaliśmy konkretne mieszanki świetlne dla poszczególnych roślin – mówi Schubert. – Sałata ma pod tym względem inne upodobania niż ogórek – wyjaśnia. Światło staje się też mocniejsze w godzinach porannych, co ma imitować świt. W szklarni nie uprawiano dotąd owoców, ale załoga stacji ma je w zapasach w formie mrożonek.