Sains 2023-10-20 17:35:43

Berkebun di Luar Angkasa: Langkah dan Tanaman yang Dihasilkan Sejauh Ini

Tanaman selada Thale dari investigasi Plant Habitat-03 sesaat sebelum panen. Kredit: NASA

ANTARIKSA -- Saat NASA merencanakan misi ke bulan dan Mars, faktor kuncinya adalah memikirkan cara memberi makan para astronot selama beberapa pekan, berbulan-bulan, dan bahkan bertahun-tahun di luar angkasa. Astronot di Stasiun Luar Angkasa Internasional (ISS) umumnya mengonsumsi makanan kemasan, yang memerlukan pasokan ulang secara teratur dan dapat menurunkan kualitas dan nutrisi.

Para peneliti sedang menjajaki gagasan astronot menanam sendiri sebagian makanan mereka selama misi di ISS. Mereka menguji berbagai tanaman dan peralatan untuk mengetahui bagaimana melakukan hal ini tanpa banyak perangkat keras atau tenaga tambahan.

Scroll untuk membaca

Memilih Tanaman yang Tepat

Langkah pertama dalam penelitian itu adalah mengidentifikasi tanaman mana yang akan diuji. NASA memulai proyek pada tahun 2015 dengan Fairchild Botanical Garden di Miami yang disebut Growing Beyond Earth."

Program itu telah melibatkan ratusan siswa sekolah menengah dan atas di seluruh AS untuk menanam benih berbeda di habitat yang serupa dengan yang ada di stasiun luar angkasa. Benih yang tumbuh dengan baik di ruang kelas kemudian diuji di ruang Kennedy Space Center milik NASA. Tanaman yang berhasil di sana kemudian dikirim ke ISS untuk menguji bagaimana mereka tumbuh dalam gayaberat mikro.

Taman Antariksa

NASA juga telah menguji fasilitas yang akan menjadi ruang taman gayaberat mikro di masa depan. Salah satunya adalah Sistem Produksi Sayuran, atau Veggie, sebuah ruangan sederhana dengan daya rendah yang bisa menampung enam tanaman.
Benih ditanam di bantal kain kecil yang dirawat dan disiram oleh anggota kru, mirip dengan merawat taman jendela di Bumi.

Sistem lainnya, Sistem Pengiriman Nutrisi Orbital Pasif, atau Veggie PONDS, bekerja dengan platform Veggie tetapi menggantikan bantalan benih dengan dudukan yang secara otomatis menyiram dan menyediakan makanan untuk tanaman. Advanced Plant Habitat adalah perangkat otomatis yang dirancang untuk mempelajari pertumbuhan tanaman dengan cara yang hanya memerlukan sedikit perhatian astronot.

Cahaya dan Nutris yang Tepat

Serangkaian percobaan di stasiun luar angkasa yang dikenal sebagai Veg-04A, Veg-04B, dan Veg-05 menanam sawi Mizuna, tanaman berdaun hijau, dalam kondisi cahaya berbeda dan membandingkan hasil tanaman, komposisi nutrisi, dan tingkat mikroba. Investigasi tersebut juga membandingkan tanaman yang tumbuh di luar angkasa dengan yang di Bumi. Anggota kru juga diminta menilai rasa, tekstur, dan karakteristik lain dari produk tersebut.

Plant Habitat-04 menganalisis interaksi mikroba tanaman dan menilai rasa dan tekstur cabai. Panen pertama pada 29 Oktober 2021, dimakan oleh kru. Sementara 12 cabai dari panen kedua dikembalikan ke Bumi untuk dianalisis.

Eksperimen ini menunjukkan bahwa penelitian tentang produksi tanaman luar angkasa berada di jalur yang benar dan para peneliti berencana menguji tanaman lainnya.

Pengaruh Gravitasi

Eksperimen awal, PESTO, menemukan bahwa gayaberat mikro mengubah perkembangan daun, sel tumbuhan, dan kloroplas yang digunakan dalam fotosintesis. Namun, itu tidak membahayakan tanaman secara keseluruhan. Faktanya, tanaman gandum tumbuh 10 persen lebih tinggi dibandingkan tanaman di Bumi.

Investigasi Pertumbuhan Bibit menunjukkan mereka dapat menyesuaikan diri terhadap gayaberat mikro dengan memodulasi ekspresi beberapa gen yang terkait dengan pemicu tekanan ruang. Itu adalah sebuah penemuan baru tentang bagaimana gayaberat mikro mempengaruhi fisiologi tanaman.

Salah satu cara tanaman merasakan gravitasi adalah melalui perubahan kalsium di dalam selnya. Plant Gravity Sensing, sebuah investigasi oleh Badan Antariksa Jepang (JAXA), mengukur bagaimana gayaberat mikro memengaruhi kadar kalsium. Pekerjaan itu membantu para ilmuwan merancang cara yang lebih baik untuk menanam makanan di luar angkasa.

ADVASC, sebuah penyelidikan yang menanam dua generasi tanaman sawi menggunakan ruang Astrokultur Lanjutan, menunjukkan bahwa bijinya lebih kecil tetapi tingkat perkecambahannya mendekati normal dalam gayaberat mikro.

Pengiriman Air

Salah satu tantangan besar dalam menanam tanaman dalam gayaberat mikro adalah menyediakan cukup air agar tanaman tetap sehat. Pengelolaan Air Tanaman mendemonstrasikan metode hidroponik (berbasis air) untuk menyediakan air dan udara ke akar tanaman.

Studi XROOTS menguji penggunaan teknik hidroponik dan aeroponik (berbasis udara) dibandingkan menggunakan tanah tradisional. Teknik-teknik ini memungkinkan produksi tanaman skala besar untuk eksplorasi ruang angkasa di masa depan.

Transplantasi Sayuran

Selama serangkaian investigasi yang disebut VEG-03, yang membudidayakan Extra Dwarf Pak Choi, Amara Mustard, dan Red Romaine Lettuce, astronot NASA Mike Hopkins memperhatikan beberapa tanaman bermasalah. Hopkins melakukan transplantasi tanaman pertama di luar angkasa, memindahkan tunas ekstra dari bantal tanaman yang tumbuh subur ke dalam dua bantal yang tanamannya bermasalah di Veggie. Transplantasi ini bertahan dan tumbuh, membuka kemungkinan baru bagi pertumbuhan tanaman di masa depan.

Genetika Tanaman

Tanaman yang terpapar pada penerbangan luar angkasa mengalami perubahan yang melibatkan penambahan informasi pada DNA mereka, sehingga memengaruhi cara gen hidup atau mati tanpa mengubah urutan DNA. Proses ini dikenal sebagai perubahan epigenetik. Plant Habitat-03 menilai apakah adaptasi pada satu generasi tanaman yang ditanam di luar angkasa bisa ditransfer ke generasi berikutnya.

Tujuan jangka panjangnya adalah untuk memahami bagaimana epigenetika berkontribusi pada strategi adaptif yang digunakan tanaman di luar angkasa. Itu pada akhirnya akan mengembangkan tanaman yang lebih cocok untuk misi luar angkasa. Hasil yang diperoleh juga dapat mendukung pengembangan strategi untuk mengadaptasi tanaman yang penting secara ekonomi untuk pertumbuhan di habitat marjinal dan reklamasi di Bumi.

Efek Manusia

Tentu saja, kebun perlu dirawat. Investigasi Veg-04A, Veg-04B, dan Veg-05 juga mengamati bagaimana perawatan tanaman berkontribusi terhadap kesejahteraan astronot. Banyak astronot melaporkan bahwa merawat tanaman merupakan aktivitas yang menyenangkan dan menenangkan. Itu akan menjadi kontribusi penting lainnya bagi misi jangka panjang di masa depan. Sumber: Phys.org