Når astronauter skal ut på årelange romferder, eller kolonisere måner og planeter, må de ha mer mat enn de kan ta med seg hjemmefra. Astronautene må dyrke maten selv. I verdensrommet.
Maskinene på den internasjonale romstasjonen gjenvinner oksygen og kan lage drikkevann av astronautenes urin, svette og dusjvann. Men ett elementært behov klarer de ikke å dekke – å lage mat. Hittil har astronautene hatt med seg enorme nistepakker ut i rommet. Dyre nistepakker.
I 2011 ble det anslått å koste fra 200-400 000 kroner for hver kilo med mat som blir
sendt til den internasjonale romstasjonen. NASA planlegger å etablere en permanent månebase innen 2039 og deretter dra til planeten Mars. På den tre år lange ferden vil et mannskap på fire trenge 10-11 000 kilo mat.
Jordbruk utenfor jorden
Når en forlater jordklodens overflate, så forlates en kjemperessurs – jorden vi dyrker i. Dyrkningsjord er tungt og dyrt å flytte på, og er upraktisk å ta med seg på romreise. Derfor dyrker astronautene i dag i hydroponiske dyrkningssystemer – systemer hvor planterøttene står i kontakt med næringsrikt
vann, uten jord rundt seg. Ett av disse, et hydroponisk minidrivhus som man skal prøve ut på den internasjonale romstasjonen i 2025, er utviklet i samarbeid med forskere og ingeniører ved Senter for tverrfaglig forskning i rommet (CIRiS) ved NTNU Samfunnsforskning AS i Trondheim.
– En av utfordringene når man skal dyrke planter i verdensrommet er den lave tyngdekraften. På den internasjonale romstasjonen er det praktisk talt vektløst, mens på Mars er tyngdekraften tre ganger lavere enn på jorden og på månen er den seks ganger lavere. Det gjør at både vann og planter oppfører seg veldig annerledes, forklarer forskningsleder og seniorforsker Øyvind Mejdell Jakobsen ved CIRiS til Genialt.
Vann og vind
Når Jakobsen og kollegene i Trondheim overvåker og studerer hvordan minidrivhus fungerer på ISS, jobber de mye med planters bruk, og håndtering, av vann.
– Planters evne til å destillere vann overgår selv den beste trønderske ingeniørkunst. De tar vann opp gjennom røttene, lar det sive gjennom plantevevet og til slutt fordamper det på bladene. Og i prosessen tar planten opp mye næringsstoffer, forteller Jakobsen.
Men når vannet fordamper, forsvinner det ikke nødvendigvis slik som her på jorden. På grunn av vektløsheten er det ingen tyngdeforskjell mellom fuktig og tørr, varm eller kald luft. Da kan lufta rundt bladene bli mettet av vanndamp og stoppe transporten av gass inn og ut av bladene – og plantene kveles. Derfor eksperimenterer Jakobsen og kollegaene med kunstig vind inne i minidrivhusene.
– Minidrivhusene er utstyrt med en mengde ulike apparater til å følge med på, og måle, alt fra vann, luft og temperatur. Minidrivhusene står på rotorer som gjør at vi kan studere dette under ulik tyngdekraft, forteller Jakobsen.
Sol ute, ikke inne
Solen er grunnlaget for nesten alle økosystemene på jorden. Men uten jordens mange beskyttelseslag ville solen gjort det umulig å leve her. En ting er alt vannet som jevner ut temperaturforskjellene mellom natt og dag. En annen ting er ozon-laget, som beskytter oss mot den kreftfremkallende UV-strålingen. Men kanskje aller viktigst er jordens magnetfelt, eller ionosfæren, som beskytter oss mot den drepende solvinden, full av farlige ladde partikler som elektroner, protoner og alfapartikler. Derfor må plantene i verdensrommet dyrkes inne i lukkede beholdere under kunstig lys. Det krever energi, en annen utfordring man må løse før nisten tar slutt.
– Det er usannsynlig at hele kaloribehovet til de første oppdragene kan dyrkes underveis, skriver forskerne Mortimer og Gilliham i Current opinion in Biotechnology.
Genmodifiserte romplanter?
Den ideelle planten for en romferd, en plante som inneholder mest mulig næringsstoffer fra så få innsatsfaktorer som mulig, finnes kanskje ikke ennå. Men en gruppe kinesiske forskere jobber med nettopp det.
– Dagens planter er ikke kostnadseffektive og produktive nok til å brukes i verdensrommet. Ved å bruke genmodifisering kan vi utvikle planter som har flere spiselige deler, større næringsinnhold, produserer mer og som bruker næringen sin mer effektivt, skriver forskerne Liu, Xie, Yang og Ren i en kommentar til Nature Communications.
Liu og kollegaene foreslår å bruke genmodifisering til å lage en potet uten giftige potetris og potetbær, som lager provitamin A, som lager større knoller raskere og som tar opp næringssalter mer effektivt gjennom et optimalisert rotsystem. Så kanskje romvesener, eller romplanter, er ekte, vi bare har ikke laget dem enda?
Gjenbruk til etterfølgelse
– I prinsippet er det ikke så forskjellig å dyrke planter innendørs, som det er å dyrke dem på månen eller Mars. Hovedforskjellen er at det blir litt mer komplisert å dra til nærmeste hagesenter. Derfor vil det være vesentlig å bruke de ressursene som er til stede i verdensrommet, forteller Jakobsen.
Månegrusen er en av disse ressursene, men langt viktigere er nok alle ressursene som tas med fra jorden. Inne i astronautene er det store mengder vann, CO2 og næringsstoffer som rapes, tisses eller bæsjes ut, og med riktig bearbeiding er det akkurat hva plantene trenger. Jakobsen påpeker at ESAs motto; Liv i rommet – for liv på jorden, i høyeste grad er relevant for matproduksjonen vi alle er avhengige av.
– På en fremtidig månebase er det nesten ikke noe avfall, omtrent alle ressursene går inn i et sirkulært kretsløp. Her har vi noe å lære av astronautene – vi kan bli flinkere til å ta vare på ressursene våre her på jorden og produsere maten vår mer bærekraftig, avslutter Jakobsen.
Kilder:
Liu. Nature communications (2021) doi.org/10.1038/s41467-021-26238-3
Mortimer. Current Opinion in Biotechnology (2022) doi.org/10.1016/j.copbio.2021.08.018
