Negli anni 2010 c’è stato un aumento del desiderio di missioni spaziali a lungo termine, che portano al desiderio per la produzione di piante spaziali come cibo per gli astronauti. Un esempio di questo è la produzione vegetale sulla Stazione Spaziale Internazionale in orbita terrestre. Entro l’anno 2010, 20 esperimenti di crescita delle piante erano stati condotti a bordo della Stazione Spaziale Internazionale.
Diversi esperimenti sono stati focalizzati su come la crescita e la distribuzione delle piante si confrontano in micro-gravità, condizioni spaziali rispetto alle condizioni della Terra. Ciò consente agli scienziati di esplorare se determinati modelli di crescita delle piante sono innati o guidati dall’ambiente. Ad esempio, Allan H. Brown ha testato i movimenti delle piantine a bordo dello Space Shuttle Columbia nel 1983. I movimenti della piantina di girasole sono stati registrati mentre erano in orbita. Hanno osservato che le piantine hanno ancora sperimentato la crescita rotazionale e la circumnazione nonostante la mancanza di gravità, mostrando che questi comportamenti sono istintivi.
Altri esperimenti hanno scoperto che le piante hanno la capacità di esibire gravitropismo, anche in condizioni di bassa gravità. Ad esempio, il sistema di coltivazione modulare europeo dell’ESA consente la sperimentazione della crescita delle piante; agendo come una serra in miniatura, gli scienziati a bordo della Stazione Spaziale Internazionale possono studiare come le piante reagiscono in condizioni di gravità variabile.L’esperimento Gravi-1 (2008) ha utilizzato l’EMCS per studiare la crescita della piantina di lenticchie e il movimento dell’amiloplasto sulle vie dipendenti dal calcio. I risultati di questo esperimento hanno scoperto che le piante erano in grado di percepire la direzione della gravità anche a livelli molto bassi. Un esperimento successivo con l’EMCS ha posto 768 piantine di lenticchie in una centrifuga per stimolare vari cambiamenti gravitazionali; questo esperimento, Gravi-2 (2014), ha mostrato che le piante cambiano il calcio segnalando verso la crescita delle radici mentre vengono coltivate in diversi livelli di gravità.
Molti esperimenti hanno un approccio più generalizzato nell’osservare i modelli generali di crescita delle piante rispetto a uno specifico comportamento di crescita. Uno di questi esperimenti dell’Agenzia spaziale canadese, ad esempio, ha scoperto che le piantine di abete bianco crescevano in modo diverso nell’ambiente spaziale anti-gravità rispetto alle piantine legate alla Terra; le piantine spaziali mostravano una crescita migliorata dai germogli e dagli aghi e avevano anche una distribuzione randomizzata di amiloplasti rispetto al gruppo di controllo legato alla Terra.
Primi sforzi
I primi organismi nello spazio furono “ceppi di semi appositamente sviluppati” lanciati a 134 km (83 miglia) il 9 luglio 1946 su un razzo V-2 lanciato dagli Stati Uniti. Questi campioni non sono stati recuperati. I primi semi lanciati nello spazio e recuperati con successo furono i semi di mais lanciati il 30 luglio 1946. Presto seguirono segale e cotone. Questi primi esperimenti biologici suborbitali sono stati gestiti dall’Università di Harvard e dal Naval Research Laboratory e riguardavano l’esposizione alle radiazioni sui tessuti viventi. Nel 1971, 500 semi di albero (pino Loblolly, sicomoro, Sweetgum, sequoia e abete di Douglas) sono stati volati intorno alla Luna su Apollo 14. Questi alberi lunari sono stati piantati e coltivati con controlli sulla Terra dove non sono stati rilevati cambiamenti.
stazione Spaziale eraEdit
Nel 1982, l’equipaggio Sovietica Salyut 7 stazione spaziale ha condotto un esperimento, preparato dal lituano scienziati (Alfonsas Merkys e altri), e crebbe Arabidopsis utilizzando Fiton-3 sperimentale di micro-serra apparato, diventando così il primo di piante da fiore e da produrre semi nello spazio. Un esperimento dello Skylab ha studiato gli effetti della gravità e della luce sulle piante di riso. La serra spaziale SVET-2 ha raggiunto con successo la crescita delle piante da seme a seme nel 1997 a bordo della stazione spaziale Mir. Bion 5 trasportava Daucus carota e Bion 7 trasportava mais (aka mais).
La ricerca sulle piante è continuata sulla Stazione Spaziale Internazionale. Il sistema di produzione di biomassa è stato utilizzato sulla ISS Expedition 4. Il sistema di produzione vegetale (Veggie) è stato successivamente utilizzato a bordo della ISS. Le piante testate in Veggie prima di andare nello spazio includevano lattuga, bietole, ravanelli, cavoli cinesi e piselli. La lattuga romana rossa è stata coltivata nello spazio su Expedition 40 che sono stati raccolti una volta maturi, congelati e testati sulla Terra. I membri della Expedition 44 sono diventati i primi astronauti americani a mangiare piante coltivate nello spazio il 10 agosto 2015, quando è stato raccolto il loro raccolto di Romaine rosso. Dal 2003 i cosmonauti russi hanno mangiato metà del loro raccolto mentre l’altra metà va verso ulteriori ricerche. Nel 2012, un girasole fiorì a bordo della ISS sotto la cura dell’astronauta della NASA Donald Pettit. A gennaio 2016, gli astronauti statunitensi hanno annunciato che una zinnia era sbocciata a bordo della ISS.
Nel 2017 l’Advanced Plant Habitat è stato progettato per la ISS, che era un sistema di crescita delle piante quasi autosufficiente per quella stazione spaziale in orbita terrestre bassa. Il sistema è installato in parallelo con un altro sistema di piante coltivate a bordo della stazione, VEGGIE, e una grande differenza con quel sistema è che APH è progettato per avere meno manutenzione da parte degli esseri umani. APH è supportato da Plant Habitat Avionics Real-Time Manager. Alcune piante che dovevano essere testate in APH includono grano nano e Arabidopsis. A dicembre 2017 centinaia di semi sono stati consegnati alla ISS per la crescita nel sistema VEGGIE.
Nel 2018 l’esperimento Veggie-3 presso la ISS, è stato testato con cuscini per piante e tappetini per radici. Uno degli obiettivi è quello di coltivare cibo per il consumo dell’equipaggio. Le colture testate in questo momento includono cavoli, lattuga e mizuna. Nel 2018 è stato testato il sistema STAGNI per la fornitura di nutrienti in microgravità.
Nel dicembre 2018, il Centro aerospaziale tedesco ha lanciato il satellite EuCROPIS in orbita terrestre bassa. Questa missione trasporta due serre destinate a coltivare pomodori sotto gravità simulata prima della Luna e poi di Marte (6 mesi ciascuno) utilizzando sottoprodotti della presenza umana nello spazio come fonte di nutrienti.
La serie di esperimenti di crescita della piantina per studiare i meccanismi dei tropismi e il ciclo cellulare è stata eseguita sulla ISS tra il 2013 e il 2017. Questi esperimenti hanno coinvolto anche utilizzando la pianta modello Arabidopsis thaliana, e sono stati una collaborazione tra la NASA (John Z. Kiss come PI) e l’ESA (F. Javier Medina come PI).
Il 30 novembre 2020, gli astronauti a bordo della ISS hanno raccolto il primo raccolto di ravanelli coltivati sulla stazione. Un totale di piante 20 è stato raccolto e preparato per il trasporto sulla Terra. Ci sono attualmente piani per ripetere l’esperimento e far crescere un secondo lotto.
Superficie lunare – dal 2019modifica
Chang’e 4 lunar lander nel gennaio 2019, trasportava una “biosfera” sigillata di 3 kg (6,6 lb) con semi e uova di insetti per verificare se piante e insetti potessero schiudersi e crescere insieme in sinergia. L’esperimento includeva semi di patate, pomodori e Arabidopsis thaliana (una pianta fiorita), oltre a uova di baco da seta. Queste divennero le prime piante coltivate sulla Luna. I sistemi ambientali manterranno il contenitore ospitale e simile alla Terra, ad eccezione della bassa gravità lunare. Se le uova si schiudono, le larve produrrebbero anidride carbonica, mentre le piante germinate rilascerebbero ossigeno attraverso la fotosintesi. Si spera che insieme, le piante e i bachi da seta possano stabilire una semplice sinergia all’interno del contenitore. Una macchina fotografica in miniatura fotograferà qualsiasi crescita. L’esperimento biologico è stato progettato da 28 università cinesi.