Contenido

El científico ruso Konstantín Tsiolkovski fue una de las primeras personas en discutir el uso de la vida fotosintética como recurso en los sistemas agrícolas espaciales. La especulación sobre el cultivo de plantas en el espacio ha existido desde principios del siglo .[12]​ El término "astrobotánica" fue utilizado por primera vez en 1945 por el antes mencionado astrónomo ruso y pionero de la astrobiología Gavriil Adrianovich Tikhov.[13]​ La investigación en el campo se ha llevado a cabo tanto con plantas terrestres en crecimiento en entornos espaciales como con la búsqueda de vida vegetal en otros planetas.

Sementes

Os primeiros organismos no espaço foram "linhagens de sementes especialmente desenvolvidas" lançadas a 134 km em 9 de julho de 1946 em um foguete V2 lançado pelos Estados Unidos, embora essas amostras não tenham sido recuperadas. As primeiras sementes recuperadas com sucesso foram as de milho, lançadas em 30 de julho de 1946, logo seguidas por outras de centeio e algodão. Estas primeiras experiências biológicas suborbitais foram geridas pela Universidade de Harvard e pelo Laboratório de Investigação Naval e tinham como objectivo expor tecidos vivos à radiação.[14] Em 1971, 500 sementes de árvores (principalmente pinheiro loblolly, banana-da-terra da Virgínia, goma-doce, sequoia da Califórnia e abeto de Douglas) orbitaram a Lua na Apollo 14. Essas árvores lunares foram plantadas e cultivadas ao lado de controles na Lua. Terra, onde nenhuma mudança foi detectada.

Pisos

Em 1982, a tripulação da estação espacial soviética Salyut 7 conduziu um experimento, preparado por cientistas lituanos (Alfonsas Merkys e outros), e cultivou agrião Thale usando um aparelho experimental de microestufa Fiton-3, tornando-se assim as primeiras plantas a florescer e produzir sementes no espaço. 1997 a bordo da estação espacial Mir.[18] Bion 5 e Bion 7 transportaram cenoura e milho respectivamente. A pesquisa de plantas continuou na Estação Espacial Internacional. O sistema de produção de biomassa foi utilizado pela Expedição 4 na ISS. O sistema Vegetal Production System (Veggie) foi posteriormente usado a bordo do Veggie. As plantas testadas no Veggie antes de irem para o espaço incluíam alface, acelga, rabanete, bok choy e ervilhas. A alface romana foi cultivada no espaço na Expedição 40, que foi colhida quando madura, congelada e enviada de volta à Terra. Os membros da Expedição 44 se tornaram os primeiros astronautas americanos a comer plantas cultivadas no espaço em 10 de agosto de 2015, quando colheram folhas de alface vermelha. pela NASA Donald Pettit.[23]​ Em janeiro de 2016, astronautas americanos anunciaram que uma zinnia havia florescido a bordo da ISS.[24]​ Em 2018, o experimento Veggie-3 foi testado com esteiras. Um dos objetivos é cultivar alimentos para consumo da tripulação. As culturas testadas neste momento incluem repolho, alface e mizuna.[25]​.

Plantas para suporte de vida no espaço

As algas foram as primeiras candidatas a sistemas de suporte à vida humano-planta. Pesquisas iniciais nas décadas de 1950 e 1960 usaram espécies de Chlorella, Anacystis, Synechocystis, Scenedesmus, Synechococcus e Spirulina "Spirulina (gênero)") para estudar como organismos fotossintéticos poderiam ser usados ​​para a ciclagem de O2 e CO2 em sistemas fechados. Pesquisas posteriores através do programa BIOS da Rússia e do programa CELSS dos Estados Unidos investigaram o uso de plantas superiores para cumprir as funções de reguladores atmosféricos, recicladores de resíduos e alimentos para missões sustentadas. As culturas mais comumente estudadas incluem culturas de amido, como trigo, batata e arroz; culturas ricas em proteínas, como soja, amendoim e feijão comum; e uma série de outras culturas que melhoram a nutrição, como alface, morango e couve. Testar condições óptimas de cultivo em sistemas fechados exigiu investigação tanto sobre os parâmetros ambientais necessários para culturas específicas (tais como diferentes períodos de luz para culturas de dias curtos versus culturas de dias longos) como sobre as culturas que são mais adequadas para o crescimento do sistema de suporte à vida.

Resultados da experiência

Vários experimentos se concentraram em como o crescimento e a distribuição das plantas se comparam sob condições de microgravidade, espaço e Terra. Isto permite aos cientistas explorar se certos padrões de crescimento das plantas são inatos ou impulsionados pelo ambiente. Por exemplo, Allan H. Brown testou os movimentos de mudas a bordo do ônibus espacial Columbia em 1983. Os movimentos de mudas de girassol foram registrados enquanto estavam em órbita. Eles observaram que as mudas ainda apresentavam crescimento rotacional e circulação apesar da falta de gravidade, demonstrando que esses comportamentos são programados.[37]​

Outras experiências descobriram que as plantas têm a capacidade de exibir gravitropismo, mesmo sob condições de baixa gravidade. Por exemplo, o Sistema Europeu de Cultivo Modular da ESA[38]​ permite a experimentação com o crescimento das plantas; Agindo como uma estufa em miniatura, os cientistas a bordo da Estação Espacial Internacional podem investigar como as plantas reagem sob condições de gravidade variável. O experimento Gravi-1 (2008) utilizou o EMCS para estudar o crescimento de mudas de lentilha e o movimento de amiloplastos em vias dependentes de cálcio. Os resultados deste experimento descobriram que as plantas podiam detectar a direção da gravidade mesmo em níveis muito baixos. Um experimento posterior do EMCS colocou 768 mudas de lentilha em uma centrífuga para estimular várias mudanças gravitacionais; Este experimento, Gravi-2 (2014), mostrou que as plantas mudam a sinalização de cálcio para o crescimento das raízes enquanto crescem em vários níveis de gravidade. Muitos experimentos adotam uma abordagem mais direcionada para observar os padrões gerais de crescimento das plantas, em vez do comportamento específico de crescimento. Um desses experimentos da Agência Espacial Canadense, por exemplo, descobriu que mudas de abeto branco cresceram de maneira diferente no ambiente espacial antigravitacional em comparação com mudas na Terra;[42]​ as mudas espaciais exibiram maior crescimento de brotos e agulhas, e também tiveram uma distribuição aleatória de amiloplasto em comparação com o grupo de controle na Terra.[43]​.

Contenido

El científico ruso Konstantín Tsiolkovski fue una de las primeras personas en discutir el uso de la vida fotosintética como recurso en los sistemas agrícolas espaciales. La especulación sobre el cultivo de plantas en el espacio ha existido desde principios del siglo .[12]​ El término "astrobotánica" fue utilizado por primera vez en 1945 por el antes mencionado astrónomo ruso y pionero de la astrobiología Gavriil Adrianovich Tikhov.[13]​ La investigación en el campo se ha llevado a cabo tanto con plantas terrestres en crecimiento en entornos espaciales como con la búsqueda de vida vegetal en otros planetas.

Sementes

Os primeiros organismos no espaço foram "linhagens de sementes especialmente desenvolvidas" lançadas a 134 km em 9 de julho de 1946 em um foguete V2 lançado pelos Estados Unidos, embora essas amostras não tenham sido recuperadas. As primeiras sementes recuperadas com sucesso foram as de milho, lançadas em 30 de julho de 1946, logo seguidas por outras de centeio e algodão. Estas primeiras experiências biológicas suborbitais foram geridas pela Universidade de Harvard e pelo Laboratório de Investigação Naval e tinham como objectivo expor tecidos vivos à radiação.[14] Em 1971, 500 sementes de árvores (principalmente pinheiro loblolly, banana-da-terra da Virgínia, goma-doce, sequoia da Califórnia e abeto de Douglas) orbitaram a Lua na Apollo 14. Essas árvores lunares foram plantadas e cultivadas ao lado de controles na Lua. Terra, onde nenhuma mudança foi detectada.

Pisos

Em 1982, a tripulação da estação espacial soviética Salyut 7 conduziu um experimento, preparado por cientistas lituanos (Alfonsas Merkys e outros), e cultivou agrião Thale usando um aparelho experimental de microestufa Fiton-3, tornando-se assim as primeiras plantas a florescer e produzir sementes no espaço. 1997 a bordo da estação espacial Mir.[18] Bion 5 e Bion 7 transportaram cenoura e milho respectivamente. A pesquisa de plantas continuou na Estação Espacial Internacional. O sistema de produção de biomassa foi utilizado pela Expedição 4 na ISS. O sistema Vegetal Production System (Veggie) foi posteriormente usado a bordo do Veggie. As plantas testadas no Veggie antes de irem para o espaço incluíam alface, acelga, rabanete, bok choy e ervilhas. A alface romana foi cultivada no espaço na Expedição 40, que foi colhida quando madura, congelada e enviada de volta à Terra. Os membros da Expedição 44 se tornaram os primeiros astronautas americanos a comer plantas cultivadas no espaço em 10 de agosto de 2015, quando colheram folhas de alface vermelha. pela NASA Donald Pettit.[23]​ Em janeiro de 2016, astronautas americanos anunciaram que uma zinnia havia florescido a bordo da ISS.[24]​ Em 2018, o experimento Veggie-3 foi testado com esteiras. Um dos objetivos é cultivar alimentos para consumo da tripulação. As culturas testadas neste momento incluem repolho, alface e mizuna.[25]​.

Plantas para suporte de vida no espaço

As algas foram as primeiras candidatas a sistemas de suporte à vida humano-planta. Pesquisas iniciais nas décadas de 1950 e 1960 usaram espécies de Chlorella, Anacystis, Synechocystis, Scenedesmus, Synechococcus e Spirulina "Spirulina (gênero)") para estudar como organismos fotossintéticos poderiam ser usados ​​para a ciclagem de O2 e CO2 em sistemas fechados. Pesquisas posteriores através do programa BIOS da Rússia e do programa CELSS dos Estados Unidos investigaram o uso de plantas superiores para cumprir as funções de reguladores atmosféricos, recicladores de resíduos e alimentos para missões sustentadas. As culturas mais comumente estudadas incluem culturas de amido, como trigo, batata e arroz; culturas ricas em proteínas, como soja, amendoim e feijão comum; e uma série de outras culturas que melhoram a nutrição, como alface, morango e couve. Testar condições óptimas de cultivo em sistemas fechados exigiu investigação tanto sobre os parâmetros ambientais necessários para culturas específicas (tais como diferentes períodos de luz para culturas de dias curtos versus culturas de dias longos) como sobre as culturas que são mais adequadas para o crescimento do sistema de suporte à vida.

Resultados da experiência

Vários experimentos se concentraram em como o crescimento e a distribuição das plantas se comparam sob condições de microgravidade, espaço e Terra. Isto permite aos cientistas explorar se certos padrões de crescimento das plantas são inatos ou impulsionados pelo ambiente. Por exemplo, Allan H. Brown testou os movimentos de mudas a bordo do ônibus espacial Columbia em 1983. Os movimentos de mudas de girassol foram registrados enquanto estavam em órbita. Eles observaram que as mudas ainda apresentavam crescimento rotacional e circulação apesar da falta de gravidade, demonstrando que esses comportamentos são programados.[37]​

Outras experiências descobriram que as plantas têm a capacidade de exibir gravitropismo, mesmo sob condições de baixa gravidade. Por exemplo, o Sistema Europeu de Cultivo Modular da ESA[38]​ permite a experimentação com o crescimento das plantas; Agindo como uma estufa em miniatura, os cientistas a bordo da Estação Espacial Internacional podem investigar como as plantas reagem sob condições de gravidade variável. O experimento Gravi-1 (2008) utilizou o EMCS para estudar o crescimento de mudas de lentilha e o movimento de amiloplastos em vias dependentes de cálcio. Os resultados deste experimento descobriram que as plantas podiam detectar a direção da gravidade mesmo em níveis muito baixos. Um experimento posterior do EMCS colocou 768 mudas de lentilha em uma centrífuga para estimular várias mudanças gravitacionais; Este experimento, Gravi-2 (2014), mostrou que as plantas mudam a sinalização de cálcio para o crescimento das raízes enquanto crescem em vários níveis de gravidade. Muitos experimentos adotam uma abordagem mais direcionada para observar os padrões gerais de crescimento das plantas, em vez do comportamento específico de crescimento. Um desses experimentos da Agência Espacial Canadense, por exemplo, descobriu que mudas de abeto branco cresceram de maneira diferente no ambiente espacial antigravitacional em comparação com mudas na Terra;[42]​ as mudas espaciais exibiram maior crescimento de brotos e agulhas, e também tiveram uma distribuição aleatória de amiloplasto em comparação com o grupo de controle na Terra.[43]​.