Astroponica, cultivos en microgravedad

Disponer de un ambiente de microgravedad permite a los investigadores estudiar los estados fundamentales de la materia y las fuerzas que les afectan

En las noticias nos anuncian el inicio de una nueva misión espacial tripulada, despega la nave y se dirige a su destino. En sus bodegas encontramos el material necesario para su desarrollo más todo aquello que es vital para la supervivencia de los tripulantes.

Pero para establecer bases permanantes en el espacio o afrontar misiones a zonas lejanas se hace necesario disponer de un sistema que permita la obtención de oxígeno, retirada del CO2 de las estancias habitadas y una fuente de alimento. Retirar el CO2 no es un problema, pero es un elemento central del concepto que tratamos en este artículo.

La idea es esta: la fotosíntesis es un proceso que realizan las plantas en el que utilizando CO2, enegía luminosa y agua la planta obtiene compuestos para la formación de biomasa y se libera oxígeno al final del proceso. De la biomasa se pueden obtener desde fibras para la fabricación de tejidos hasta alimentos.

Pues ya tenemos gran parte de las cosas que necesitaríamos para establecer una base espacial en Marte o iniciar un viaje tripulado a los confines del Universo si, claro está, dispusieramos de una tecnología que hiciera posible crear campos de cultivo en el espacio. Esto no es tan sencillo, hay que tener semillas que sean capaces de crecer en diferentes condiciones de gravedad y que sean capaces de producir nuevas semillas, y esto sólo es el principio, porque se precisarán de diodos que generen las frecuencias del espectro electromagnético que utiliza la fotosíntesis, sistemas de cultivo, aprovechamiento de recursos, reducción del espacio disponible para el crecimiento …, en fin, un amplio campo de trabajo.

Estos estudios también tienen su aplicación comercial

Si, así es, en una misión espacial las dimensiones y el espacio ocupado por los elementos que forman una nave son uno de los recursos más apreciados. Las plantas deberán de ser capaces de resistir condiciones inóspitas y sobre todo … ser capaces de crecer en muy poco espacio. En la Tierra cada vez hay menos extensiones dedicadas al cultivo y se les exige mayores producciones para abastecer a una población en aumento. Por otro lado, se sabe que los diodos utilizados en la estimulación de la fotosíntesis en el espacio pueden emitir longitudes de onda que son capaces de inducir la activación de medicamentos que destruyen tumores, por lo que con esta tecnología podrían desarrollarse tratamientos contra el cáncer utilizables tanto en la Tierra como en el Espacio. Veámos algunos ejemplos:

– Nuevas fragancias, parece que el crecimiento en microgravedad produce fragancias que no existen en la Tierra. Este comportamiento de las plantas también podría ser de interés para la obtención de compuestos farmacéuticos
– Producción de nuevas semillas que por ejemplo, reduzcan sus ciclos de crecimiento
– Frutos listos para consumir. La maduración de muchas frutas depende en parte de una sustancia que actúa como hormona, el etileno, sin ella pueden almacenerse y transportarse permitiendo que lleguen al consumidor en su punto óptimo de maduración. En este campo se ha desarrollado una tecnología que combina envolturas recubiertas de dióxido de titanio que en combinación con luz ultravioleta retira el etileno y, además, no requiere prácticamente mantenimiento y reduce los niveles de bacterias, hongos y olores en los almacenes.

– Más producción, menos espacio, en cualquier estación del año, libre de enfermedades … la primera tecnología desarrollada en este sentido se llama QuantumTM Tuber Facility
– Plantas transgenicas obtenidas en microgravedad que podrían incluso producir vacunas o ser resitentes a las plagas reduciendo el uso de pesticidas drásticamente

Los avances en la tecnología espacial que permiten la supervivencia del Hombre en el Espacio tienen una fuerte repercusión económica en la Tierra

Te estás preguntando ¿Qué experimentos se han llevado a cabo hasta ahora?, al fin y al cabo todo esto parece ciencia ficción. Bien, algunos ya son una realidad, otros lo serán el el futuro.

Esta es una relación de los experimentos sobre astropónica:
1. STS-50 (25 Junio 92 – 09 Julio 92): AstrocultureTM Fluid Delivery Development: desarrollo de un sistema de aporte de nutrientes a la raíz
2. STS-57 (21 Junio 93 – 01 Julio 93): AstrocultureTM Lighting System Development: Se necesitan diodos que generen longitudes de onda de 670 nm (rojo) para la fotosíntesis y 470 nm (azul) para que la planta se oriente, además la intensidad y la relación de estas frecuencias tiene que ser variable. Por otro lado han de consumir poca energía eléctrica y una parte de ella se ha de emplear en el mantenimiento de la temperatura en la cámara de cultivo
3. STS-60 (03 Febrero 94 – 11 Febrero 94): AstrocultureTM Temperature / Humidity System Development: control de la humedad relativa y de la temperatura
4. STS-63 (03 Feb 95 – 11 Feb 95): Growth of Dwarf Wheat and Mustard (Wisconsin Fast Plants): primer experimento con plantas, concretamente con Brassica rapa, y una variedad de crecimiento rápido con una cadencia de 35 a 40 días desde que se plantan las semillas hasta que se obtienen
5. STS-73 (20 Octubre 95 – 05 Noviembre 95): Norland Potato Tuberization (“”Spuds in Space””) . Primer cultivo en microgravedad (parcial pues no se completa el ciclo en el Espacio) con patatas, permitió comprobar que se desarrollan más rápidamente que en la Tierra sin que existan aparentemente diferencias en la calidad, por lo que podrían ser una fuente de alimento en futuras expediciones o en bases extraterrestres.

Las patatas pueden ser la fuente de alimentos de futuras expediciones o de bases extraterrestres

6. STS-89 (22 Enero 98 – 31 Enero 98): Seed-to-Seed Development of Wheat on board MIR. Primer experimento realizado con un ciclo vital completo, de semilla a semilla, con el fin de estudiar los efectos de la microgravedad en la fisiología reproductiva de las plantas
7. STS-95 (29 Octubre 98 – 07 Noviembre 98): Rose Essential Oil Composition; Gene Transfer into Soybeans. Crecimiento de una rosa en microgravedad para el estudio de sus efectos en la producción de aceites esenciales, resultando diferencias significativas en la composición de compuestos secundarios. Con esta información se elaboró una nueva fragancia empleada en el perfume “”Zen””, de Shiseido. También se realizó un experimento de tranferencia génica en Agrobacterium tumefaciens resultando un incremento del ratio de transformación al realizar el experimento en condiciones de microgravedad
8. STS-101 (19 Mayo 00 – 29 Mayo 00): Gene Transfer into Soybeans. Segundo experimento de transferencia génica en Agrobacterium tumefaciens. En la Tierra el ratio de transferencia respecto de la expresión del gen es del 0.1%, mientras que en microgravedad se incrementa hasta aproximadamente el 10%
9. STS-100 (19 Abril 01): Seed-to-Seed Development of Arabidopsis thaliana on board ISS

Fuentes:
– NASA Marshall Space Flight Center
– Wisconsin Center for automation and robotics
– Quantum Tubers Corporation
– KES Science and Technology

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