Ang paglansad sa Artemis 1 nga misyon sa NASA sa Buwan kaniadtong Nobyembre nagtimaan sa usa ka lakang sa pagbiyahe nga usa ka adlaw magdala sa mga tawo sa pagbisita sa among labing duol nga silingan sa planeta, ang Mars. Ang usa ka misyon sa tawo sa kadugayan mosunod sa mga tikod sa daghang robotic spacecraft, ang labing bag-o niini mao ang pag-landing sa Perseverance rover sa pula nga planeta kaniadtong Pebrero 2021. Alang sa mga pagbiyahe sa tawo sa Mars adunay daghang mga isyu sa teknolohiya nga masulbad, hinungdanon taliwala sa sila ang panalipod gikan sa solar radiation ug kahimsog sa mga tripulante, lakip na kung giunsa paghatag ang labing maayo nga masustansya nga pagkaon. Ang pokus ug hagit alang sa daghang mga eksperto nga nagtuon sa naulahi mao kung unsaon paglikay sa mga tinago nga kakulangan tungod sa kanunay nga pagkonsumo sa freeze-dry nga pagkaon. Ang pagkaanaa sa presko nga pagkaon dayag nga usa ka mayor nga kaayohan sa kahimsog ug sikolohikal, ug alang niini kinahanglan nga motubo ug mag-ani sa mga tanum sa agianan. Niini nga artikulo, girepaso sa mga tagsulat ang karon nga datos ug panukiduki bahin sa nutrisyon, medikal ug sikolohikal nga mga benepisyo, ug posible nga mga pamaagi sa pagtubo sa mga tanum sa lawom nga wanang.
Sumala sa NASA, lima ka dagkong kapeligrohan ang makita sa panahon sa taas nga mga paglupad sa kawanangan: radyasyon sa kawanangan, pagkalain ug pagkakulong, distansya gikan sa Yuta, ubos nga grabidad, ug ang kontra ug sirado nga palibot sa usa ka spacecraft. Ang buhi nga mga tanom ug bag-ong mitubo nga pagkaon mahimong adunay dakong papel sa pagsuporta sa tulo niini: nutrisyon, medikal nga panginahanglan ug crew psychology.
Nutrition
Ang balanse sa nutrisyon sa pagkaon nga gihatag alang sa mga misyon sa kawanangan kinahanglan nga hingpit nga ipahiangay alang sa usa ka tripulante aron mapadayon ang taas nga panaw sa maayong kahimsog
Ang balanse sa nutrisyon sa pagkaon nga gihatag alang sa mga misyon sa kawanangan kinahanglan nga hingpit nga ipahiangay alang sa usa ka tripulante aron mapadayon ang taas nga panaw sa maayong kahimsog. Tungod kay ang mga suplay gikan sa Yuta mahimong lisud, ang pagtino sa tukma nga pagkaon ug ang tukma nga porma niini usa ka kritikal nga katuyoan.
Ang paglikay sa bisan unsang kakulang sa hinungdanon nga sustansya mao ang labing klaro nga hagit, ug ang detalyado nga mga panginahanglanon sa nutrisyon gitun-an sa NASA. Kadaghanan sa kasamtangan nga 'sistema' sa pagkaon sa kawanangan, bisan pa, napamatud-an nga kulang. Sa partikular, ang taas nga ambient nga pagtipig sa pagkaon nag-aghat sa pagkadaot sa mga bitamina A, B1, B6 ug C.
Ang cumulative mean nga pagkawala sa timbang alang sa mga astronaut mao ang 2.4 porsyento kada 100 ka adlaw sa microgravity, bisan sa higpit nga resistive exercise countermeasures. Gipakita usab ang mga astronaut nga nag-antos sa mga kakulangan sa nutrisyon sa potassium, calcium, bitamina D ug bitamina K tungod kay ang gisuplay nga pagkaon wala magtugot kanila nga makab-ot ang mga kinahanglanon sa adlaw-adlaw nga pag-inom.
Ang mga tanum natural nga adunay mga bitamina ug mineral, ug ang diha-diha nga pagkonsumo sa presko nga pagkaon makalikay sa problema sa pagtipig. Busa ang pagkonsumo niini mahimong usa ka maayong suplemento sa gi-freeze nga pagkaon.
Ang astronaut nga si Scott Kelly nag-atiman sa himalatyon nga mga zinnia sa wanang balik sa kahimsog sa ISS. Gikuha niya ang usa ka bouquet sa mga bulak sa Cupola batok sa backdrop sa Yuta ug gipaambit ang litrato sa iyang Instagram alang sa Valentine's Day sa 2016.
Medicine
Gawas pa sa mga bitamina ug mineral, ang mga tanum nag-synthesize sa daghang lainlaing mga sekondaryang metabolite. Kini nga mga compound mahimong dako nga tabang sa pagpugong sa mga isyu sa kahimsog. Pananglitan, ang folate nalangkit sa pag-ayo sa DNA, apan ang mga kinahanglanon niini matuman lamang sa 64 porsiyento sa mga adlaw sa paglupad. Ingon nga ang mga telomere, ang katapusan sa mga chromosome, napamatud-an nga mabag-o pag-ayo sa taas nga pagbiyahe, ang suplemento sa folate pinaagi sa presko nga mga tanum makatabang sa pagpakunhod sa pagkatigulang sa genetic ug mga panghitabo sa kanser.
Lakip sa ubang mga pananglitan, ang mga utanon nga puno sa carotenoid makapugong sa pagtuis sa mata tungod sa microgravity, samtang ang usa ka uga nga pagkaon sa plum makatabang sa pagpugong sa pagkawala sa bukog nga gipahinabo sa radiation. Daghang mga tanum adunay mga antioxidant nga mahimong dako nga tabang sa pagpanalipod sa DNA sa tawo gikan sa radiation-induced mutations. Bisan pa, ang usa ka pagkaon nga nakabase sa tanum dili igo ug ang ubang mga solusyon kinahanglan nga himuon aron mapanalipdan ang mga astronaut gikan sa radiation.
psychology
Gawas sa mga bitamina ug mineral, ang mga tanum nag-synthesize sa daghang lainlaing mga sekondaryang metabolite
Ingon nga ang pag-inusara ug distansya magbutang usa ka hinungdanon nga kabug-at sa kahimsog sa pangisip sa mga astronaut, ang pagkaon usa sa labing hinungdanon nga oras aron mapagaan ang kahimtang. Ang pagkaon sa freeze-dried nga pagkaon sa matag kan-anan makamugna og kakapoy sa menu ug ang mga astronaut lagmit mokaon og gamay sa paglabay sa panahon. Ang pagkaon sa presko nga pagkaon makapakunhod niini nga kakapoy, dili labing gamay sa paghatag ug lainlain nga porma ug texture.
Laing kalihokan nga mapuslanon sa kahimsog sa pangisip sa mga tripulante mao ang hortikultura. Ang nagtubo nga mga tanum napamatud-an nga adunay labi ka mapuslanon nga mga epekto, tungod kay makahatag kini sa mga astronaut og pagbati sa pagbiyahe nga adunay usa ka piraso sa Yuta. Ang ubang mga pagtuon misulay sa pagpangita sa mga tanom nga adunay labing mapuslanon nga sikolohikal nga mga epekto, tungod kay kini mahimong usa ka importante kaayo nga butang alang sa kahimsog sa pangisip sa mga tripulante. Pananglitan, ang mga strawberry mahimong makapauswag sa positibo nga sikolohikal nga mga tubag, sama sa kusog ug pagsalig sa kaugalingon, makapamenos sa depresyon ug stress samtang ang coriander makapauswag sa kalidad sa pagkatulog.
Busa, ang plant-based space farming makapainteres sa nutritional, psychological ug medical level. Bisan pa, ang kakulang sa lawak ug ang partikular nga nagtubo nga mga kondisyon naglimite sa gidaghanon ug sa pagpili sa mga tanum.
Ang aktuwal nga pagpili sa mga tanum nga gigamit magkalainlain, depende sa mga pamatasan nga gisusi ug ang umahan (nutrisyon, sikolohiya ug medisina) gipaboran. Ang ubang mga tanom nga adunay taas nga estante sa kinabuhi mahimong kombenyente, sama sa trigo o patatas, apan adunay disbentaha nga kinahanglan nga lutoon sa dili pa konsumo. Ang laing butang nga angay tagdon mao ang sistema sa pagsanay ug ang polinasyon nga paagi sa mga tanom, tungod kay ang mga mananap (sama sa mga insekto) dili tugotan sa pagsakay.
Ang usa ka lista sa mga potensyal nga tanum nga motubo sa kawanangan natukod, ang uban niini naugmad na sa barko. Ang mga tagsulat mipili sa nutritional ug agronomic criteria isip mga himan sa pagpili niini. Busa, alang sa sikolohikal nga mga epekto, ang usa ka bili gikan sa usa (min) ngadto sa upat (max) gipasangil sa lami ug dagway sa tanom o makaon nga bahin sa tanom.
Talaan sa lain-laing mga tanom uban sa ilang mga nutritional, medikal, agronomic ug psychological nga mga kinaiya nga angay alang sa taas nga mga misyon sa kawanangan.
Nagtubo nga mga tanum sa usa ka spacecraft
Ang kawanangan nagpresentar ug duha ka dagkong tinubdan sa kapit-os sa mga tanom: cosmic radiation ug microgravity.
Ang radyasyon negatibo nga nakaapekto sa pagtubo sa tanum ug nagdugang ang risgo sa genetic mutation, busa ang pagpanalipod sa mga tanum gikan sa radiation kinahanglan nga usa ka prayoridad. Samtang ang radiation mahimong masulod gamit ang tingga ug/o mga panagang sa tubig, kini nagrepresentar sa usa ka dugang nga masa nga ibutang sa orbit. Ang usa ka maayo nga solusyon, nga naggikan sa Lockheed Martin's Mars Base Camp (2018), mao ang paggamit sa pagtipig sa gasolina ingon usa ka taming sa radiation.
Ang microgravity, sa laing bahin, dili makadaot pag-ayo sa pagtubo sa tanom, bisan pa nga kini makapahinay niini. Bisan pa, ang tubag sa tanum magkalainlain sumala sa mga espisye, tungod kay ang microgravity makaapekto sa ekspresyon sa genome sa tanum. Nadiskobrehan nga, sa microgravity, ang mga tanom magpahayag ug mas daghang gene nga may kalabotan sa stress, sama sa heat-shock nga mga gene, ug makadugang sa ilang produksyon sa mga protina nga may kalabotan sa stress. Dugang pa, ang mga liso nakit-an nga adunay lainlaing mga konsentrasyon sa mga metabolite ug nalangan ang pagtubo.
Ang microgravity makaapekto usab sa microenvironment sa tanum, sama sa kakulang sa paglihok sa atmospera, nga nagmugna sa usa ka talagsaon nga komposisyon sa atmospera ug kalisud sa pagbisibis (nga adunay o walay suporta). Walay air convection sa gawas nga kawanangan, mao nga kung ang nagtubo nga estasyon dili igo nga bentilasyon bisan unsang gas nga gipagawas sa tanum magpabilin sa palibot niini. Gipakita nga ang pagtipon sa gaseous ethylene sa palibot sa mga dahon sa tanum moresulta sa dili normal nga pagtubo sa dahon. Ang ubang mga gas, sama sa carbon dioxide, nga anaa sa taas nga konsentrasyon sa usa ka spacecraft, mahimong makapatay sa pipila ka mga tanum. Ang parehas nga problema mitungha alang sa pagpatubig sa tanum, mao nga kinahanglan ang pag-ugmad sa usa ka pamaagi nga dili malumos ang mga gamot.
Ang tubag sa tanum sa kalikopan sa kawanangan mas lisud sa pagtimbang-timbang. Ang pipila ka mga aspeto niana nga palibot, sama sa limitado nga luna, makadirekta sa atong pagpili ngadto sa dwarf nga mga matang. Bisan pa, ang ubang mga aspeto sama sa tubag sa tanum sa microgravity magkalainlain depende sa mga espisye ug lahi. Bisan kung kinahanglan nga magpadayon ang mga eksperimento, usa ka piho nga gidaghanon sa mga tanum ang nasulayan na ug gihulagway nga makahimo sa pagtubo sa kawanangan ug mahimo naton kini gamiton ingon sukaranan.
Ang pagpalambo sa usa ka self-sustaining plant chamber nga naglangkob sa tanang masustansya nga mga panginahanglan sa mga astronaut mahimong molungtad og mga dekada apan ang paggamit sa gagmay nga mga lawak isip komplementaryong mga lakang makatabang sa mga tripulante nga adunay mga kakulangan sa mga bitamina ug sustansya (nga giusab sa giputos nga pagkaon) ug makapamenos sa kakapoy sa pagkaon.
Mark Vande Hei, Shane Kimbrough, Thomas Pesquet, Akihiko Hoshide ug Megan McArthur sa Space X Crew-02 nga nag-posing uban ang ilang ani nga pula ug berde nga sili sa ISS sa 2021 alang sa Plant-Habitat 04 nga imbestigasyon.
Bioregenerative nga sistema sa pagsuporta sa kinabuhi
Ang pagkaon sa freeze-dried nga pagkaon sa matag kan-anan makamugna og kakapoy sa menu ug ang mga astronaut lagmit nga mokaon og gamay sa paglabay sa panahon
Sa usa ka spacecraft, limitado ang kwarto. Busa, ang kalamposan sa misyon nagdepende sa mga regenerative system nga nasulod sa Life Support Systems (LSS) nga maka-recycle sa gigamit nga butang ngadto sa magamit nga butang. Ang Environmental Control and Life Support System (ECLSS) nga gitaod sa International Space Station (ISS) naghimo og oxygen ug tubig pinaagi sa pag-recycle sa carbon dioxide ug ihi; usa ka susama nga sistema ang gikinahanglan alang sa taas nga mga paglupad sa kawanangan.
Ang ideya sa usa ka bioregenerative LSS (BLSS) natawo sa 1960s nga naglakip sa produksyon sa pagkaon ug ang pag-recycle sa mga basura (pananglitan, fecal matter) ngadto sa ECLSS. Ang usa ka BLSS nga adunay bakterya ug algae mahimong magamit sa pag-recycle sa nitroheno sa solidong basura balik ngadto sa usa ka magamit nga porma sa organikong nitrogen nga masuhop sa mga tanum. Usa ka eksperimento nga nagsunod niana nga prinsipyo - ang Micro Ecological Life Support System Alternative (MELiSSA) - naugmad ug gipahigayon sa European Space Agency sukad sa 1990s.
Bisan pa, samtang gilakip namon ang mas taas nga mga tanum sa BLSS, kinahanglan namon nga tun-an ang ilang panagsama sa uban pang mga naglungtad nga teknolohiya sa pagkontrol sa kalikopan, nga nagrepresentar sa usa ka bag-ong hagit. Ang pagdeterminar sa gasto ug sa pagpadayon niining mas gagmay nga mga sistema sa produksiyon sa pagkaon-ani maghatag ug kritikal nga impormasyon para sa pag-uswag ngadto sa mas dako nga BLSS.
Schematic diagram sa ikaduhang disenyo sa porous tube plant growth unit.
Pag-ugmad ug lawak sa pagtubo sa tanom
Ang paggamit sa usa ka hydroponic nga sistema sa pagpatubo sa mga tanum usa ka madanihon nga posibilidad, tungod kay kini nagpatubo sa mga tanum sa tubig imbes nga magsalig sa usa ka sistema nga sama sa yuta. Ang ulahi nagdugang gibug-aton sa spacecraft ug ang peligro sa mga partikulo nga naglutaw sa palibot, duha nga mga aspeto nga naghimo niini nga dili maayo. Ang Advanced Plant Habitat (APH) nga gitaod sa ISS nakapatubo na ug lain-laing dwarf wheat gamit ang hydroponic system nga adunay porous tube watering system nga nasulod sa root module nga adunay arcillite ug slow-release fertiliser.
Aron mapagaan ang mga kalihokan sa hortikultural sa mga tripulante ug aron masiguro nga ang mga tanum motubo sa labing maayo nga palibot, ang siklo sa kultura sa tanum kinahanglan nga hingpit nga bantayan sa usa ka kompyuter. Ang ingon nga sistema sa pag-monitor gisulayan kaniadtong 2018 sa Antarctica. Ang paggamit sa usa ka partly automated nga sistema alang sa pagpatubo sa mga tanum makasiguro nga ang mga tripulante makabenepisyo gikan sa presensya sa mga tanum sa spacecraft (pinaagi sa pagmaniobra niini) ug malikayan ang isyu sa agrikultura nga mahimong sobra ka oras. Sa pagkatinuod, ang lawak nga gikinahanglan sa pagpatubo sa mga tanom dili pa tukma nga gihubit ug daghang mga eksperimento sa sama sa kawanangan nga palibot (sama sa HI-SEAS) nagpakita nga kini nga kalihokan mahimong taas.
Ang nagtubo nga mga tanum napamatud-an nga adunay labi ka mapuslanon nga mga epekto, tungod kay makahatag kini sa mga astronaut og pagbati sa pagbiyahe nga adunay usa ka piraso sa Yuta.
Sa katapusan, ang NASA's Vegetable Production System, o Veggie, (gilunsad niadtong 2014), nga naghatag sa usa ka nagtubo nga lugar nga 0.11 m², usa ka maayong panig-ingnan sa usa ka yunit sa pagtubo sa tanum nga mahimong magamit sa usa ka spacecraft, tungod kay kini nasulayan na sa ISS. Sa mga termino sa mga kinahanglanon sa kahayag, ang mga LED gigamit nga adunay duha ka lain-laing mga wavelength: pula (630 nm) ug asul (455 nm) samtang ang mga tanom motubo nga mas episyente ubos niini nga mga wavelength. Ang usa ka berde nga LED mahimo usab nga kinahanglanon aron mahatagan ang tanum sa natural nga kolor niini, sa ingon nagpagaan sa pag-ila sa mga sakit ug nagpahinumdom sa mga tripulante sa Yuta.
Mizuna (Japanese cabbage), red romaine lettuce ug Tokyo bekana (Chinese cabbage) nga gipatubo sa Veggie unit sa ISS.
Ang mga kahimtang sa kawanangan nagmugna og kapit-os alang sa mga tawo ug mga tanum, mao nga ang disenyo sa mga tanum nga makatubo sa spacecraft ug makatabang sa pagpagaan sa pipila ka mga kapit-os nga nasinati sa mga astronaut nga gitun-an karon.
Ang mga gene nga nalambigit sa mga tubag sa stress sa mga tanum nahibal-an apan aron makunhuran o makunhuran ang mga epekto kinahanglan nga usbon sa mga siyentista ang ekspresyon sa naglungtad nga mga gene o idugang ang mga gene sa pagpahiangay sa wanang sa mga genome. Mahimo kini nga makab-ot gamit ang pag-edit sa gene ug ang pipila ka mga kandidato nga gene espesipiko na nga giila ug gitun-an. Pananglitan, ang ARG1 (Gibag-o nga Tubag sa Gravity 1), usa ka gene nga nahibal-an nga makaapekto sa mga tubag sa grabidad sa mga tanum sa Yuta, nalambigit sa pagpahayag sa 127 nga mga gene nga may kalabutan sa pagpahiangay sa paglupad sa kawanangan. Kadaghanan sa mga gene nga giusab sa ekspresyon sa spaceflight nakit-an nga nagsalig sa Arg1, nga nagsugyot sa usa ka dakong papel alang sa gene sa physiological adaptation sa wala'y kalainan nga mga selula ngadto sa spaceflight. Ang HsfA2 (Heat Shock Factor A2) adunay dakong epekto sa pagpahaom sa paglupad sa kawanangan, pananglitan pinaagi sa starch biosynthesis. Ang katuyoan mao ang pagdaot sa mga gene nga makapukaw sa tensiyon ug ipasiugda ang mga mapuslanon.
Ang ubang mga gene, nga gitawag og space-adaptation genes, sama sa mga gene nga may kalabotan sa radiation, perchlorate, dwarfism ug cold temperature, posibleng angay tun-an kay makatabang kini sa mga tanom nga makasukol sa malisod nga kahimtang sa kawanangan. Pananglitan, ang mga mikroorganismo nga gipahiangay sa mga hypersaline nga palibot adunay mga gene alang sa pagsukol sa UV ug pagsukol sa perchlorate. Daghang dwarf nga barayti (pananglitan sa trigo) ang natanom na sa ISS ug ang dwarf cherry tomato nga 'Red Robin' mahimong gipatubo sa ISS isip kabahin sa Veg-05 nga eksperimento sa NASA.
Mahimo usab kita magdesinyo sa mga tanum alang sa kahimsog sa mga astronaut. Ang pagpasiugda sa pagtipon sa mga mapuslanon nga compound, paghimo sa tibuok lawas nga makaon nga mga tanum aron makunhuran ang basura, o pagdesinyo sa mga tanum aron makagama og mga tambal batok sa mga epekto sa wanang sa mga astronaut mao ang posible nga mga paagi aron mahimo ang mga tanum nga mapuslanon alang sa mga tripulante.
Usa ka estratehiya nga Whole-Body Edible and Elite Plant (WBEEP) ang gigamit sa mga tanom nga patatas, nga naghimo sa mga punoan ug dahon sa patatas nga makaon pinaagi sa pagtangtang sa solanine gikan niini. Aron mapugngan ang paghimo niini, ang mga gene nga nagpatungha niini gipahilom o gi-mutate pinaagi sa pag-edit sa gene. Ang paghimo niining WBEEP nga patatas adunay mga bentaha tungod kay kini usa ka dali nga gitanom nga tanum nga usa ka maayong tinubdan sa enerhiya ug napamatud-an nga makatubo sa lisud nga mga kahimtang sama sa kawanangan. Gipalig-on usab ang mga tanum aron hingpit nga matubag ang mga kinahanglanon sa sustansya sa lawas sa tawo.
Ang radyasyon negatibong makaapekto sa pagtubo sa tanum ug nagdugang sa risgo sa genetic mutation, busa ang pagpanalipod sa mga tanum gikan sa radiation kinahanglan nga usa ka prayoridad
Usa sa mga nag-unang isyu alang sa kahimsog sa mga astronaut sa microgravity mao ang pagkawala sa density sa bukog. Ang atong mga bukog kanunay nga balanse tali sa pagtubo ug resorption, nga nagtugot sa mga bukog sa pagtubag sa kadaot o mga kausaban sa ehersisyo. Ang paggugol sa panahon sa microgravity makabalda niini nga balanse, nga nagtultol sa mga bukog padulong sa resorption, mao nga ang mga astronaut mawad-an sa masa sa bukog. Mahimo kining matambalan sa usa ka tambal nga gitawag og parathyroid hormone, o PTH, apan nagkinahanglan kini og regular nga mga ineksiyon ug adunay mubo kaayo nga estante sa kinabuhi, nga suliran alang sa taas nga mga paglupad sa kawanangan. Busa, usa ka transgenic lettuce nga nagpatunghag PTH gi-engineered.
Ang pagdesinyo sa mga tanum nga makatubo sa kawanangan ug magamit sa mga astronaut anaa pa sa sayong yugto sa panukiduki. Apan, ang mga palaaboton niini maayo kaayo ug gitun-an sa tanang dagkong ahensya sa kawanangan. Ang pagtukod og usa ka lawak sa pagtubo sa tanum sa dili maayong palibot sa kawanangan nagkinahanglan gihapon og trabaho. Usa sa mga hagit mao ang pagdugang sa bioregenerative nga bahin sa BLSS sa naa na nga LSS. Ang laing hagit mao ang panginahanglan alang sa usa ka mas maayo nga pagpili sa mga tanom nga motubo sa board nga makasugakod sa mga kondisyon sa kawanangan ug makahatag og mahinungdanong abot. Apan salamat sa pagkaylap sa kahibalo sa pagpasanay sa tanum, ang pag-edit sa gene sa pinili nga mga tanum magtugot kanila nga mas mapahiangay sa mga kondisyon sa kawanangan ug mohaum sa mga panginahanglan sa nutrisyon ug kahimsog sa usa ka tripulante.
Usa ka gigikanan: https://room.eu.com