In films lijkt alles zo eenvoudig. Maar om voedsel op Mars te laten groeien, moeten we de bodem helemaal opnieuw creëren en onze eigen mini-biosfeer bouwen.
De landing van mensen op Mars zal een mijlpaal zijn in de geschiedenis van de mensheid. Het leven achter de terrestrische biosfeer blijft voor veel mensen een droom. Maar het creëren van een duurzame nederzetting op de Rode Planeet vereist de ontwikkeling van zijn omgeving. Het zal nodig zijn manieren te ontwikkelen om voedsel te produceren op een plaats waar dat niet het geval is. Leveringen van de Aarde zullen immers afwisselend zijn of helemaal niet bestaan.
In de blockbuster "Martian" 2015 beeldt Mark Watney (Matt Damon) beroemde aardappels in een geïmproviseerde kas af nadat hij in een moeilijke situatie terechtkwam tijdens een epische storm die ervoor zorgde dat de rest van de bemanning de missie stopte en zonder die vlucht wegvloog. Met behulp van de vacuümverpakking die nog van de missie was, plant Watney de aardappelen in de planetaire "bodem", onttrok het water door chemische reacties en bemestte hij zijn ontluikende aardappelgewas met gevriesdroogd bemanningsafval.
Dit lijkt een vrij eenvoudige manier om planten op Mars te laten groeien. Maar dit is niet het geval.
"De realiteit komt niet eens in de buurt van een filmische oplossing", zegt Ralph Fritsche, senior food project manager bij Kennedy Space Center, NASA.
NASA is van plan om astronauten naar Mars te sturen in de jaren 2030. Het hoofd van SpaceX, Ilon Musk, stelde een agressieve campagne van kolonisatie van de planeet voor, gebaseerd op een interplanetair transportsysteem (SMT). Maar zelfs als SpaceX de ervaring heeft om mensen naar Mars te transporteren, is er nog steeds geen plan hoe ze daar kunnen leven en voedsel kunnen produceren ten koste van de aarde. Aangezien het verzenden van voedsel van de aarde naar Mars ongeveer $ 1 miljard per persoon per persoon kost, wordt het duidelijk dat we dringend een ander plan nodig hebben om voedsel te leveren aan toekomstige Martiaanse onderzoekers.
"Ilon Musk stelde de wereld voor een moeilijke uitdaging", zegt Daniel Batcheldor, hoogleraar natuur- en ruimtewetenschap aan het Florida Institute of Technology en de projectdirecteur van het Space Institute, Buzz Aldrin. "We weten dat we de massa niet kunnen leveren die nodig is voor het oppervlak van Mars dat van de aarde wordt gestuurd. We moeten een stabiele kolonie op de Rode Planeet creëren, die niet afhankelijk is van aardse voorraden. "
Terwijl we nadenken over het creëren van de eerste Martiaanse kolonie of ondersteuning voor een kleine groep NASA-astronauten, zijn onderzoekers bezig met het ontwikkelen van nieuwe strategieën voor het kweken van planten buiten de aarde.
Fritsche en zijn collega van NASA Trent Smith hebben samen met wetenschappers van het Buzz Aldrin Space Institute onderzocht wat de echte methoden zijn om voedsel op Mars te laten groeien. Hoewel het gebruik van het fysieke afval van astronauten als meststof een rol kan spelen, zullen we alles nodig hebben (van het verwijderen van toxines van organismen tot "designerbacteriën") om de Mars-versie te creëren van de aarde die we op aarde hebben.
"Er zou geen organische stof in de Martiaanse regolith moeten zijn. En voor de verwerking van voedingsstoffen heb je destructors nodig om wat er is te vernietigen en beschikbaar te maken (in de juiste vorm) voor gebruik door planten, "zei Fordham Brooke Wheeler, een universitair hoofddocent aan de universiteit van de ruimtevaart. "Dit is een mogelijke strategie voor het creëren van een kolonie die beter bestand is tegen afvalverwerking, ongeacht of ze bij mensen, planten of ander organisch afval horen." Wheeler en zijn collega Drew Palmer (universitair docent biologische wetenschappen aan het Florida Institute of Technology) gebruiken een marsregolith in de hoop het proces van het gebruik van hun eigen bronnen tijdens een menselijke missie op de rode planeet te verkennen. De simulator (vulkanisch gesteentepoeder van de Hawaiiaanse eilanden) bevat geen van de voedingsstoffen die nodig zijn voor plantengroei, maar lijkt vooral op Martiaanse regolith.
De sla, die alleen in een Mars-simulator werd gekweekt (zonder toevoeging van voedingsstoffen), produceerde slechts kleine bladeren in het laboratorium (FIT / Buzz Aldrin Space Institute).
Hoewel de regolietsimulator een goed begin is, begrijpen Wheeler en Palmer hun beperkingen. Een van de grootste toekomstige uitdagingen is de manier waarop Mars-astronauten toxische kosmische stoffen "verwijderen" die er op de planeet aanwezig zijn. Zoals bevestigd door NASA's Curiosity Martian Science Laboratory, is Martian Regolith volgepakt met perchloraatzouten, die worden gebruikt in industriële processen op aarde en waarvan bekend is dat ze problemen met de schildklier veroorzaken. Verwijdering van perchloraten uit de Martian regolith zal het middel geschikt maken voor landbouw.
"Wanneer we beginnen met de introductie van microben, willen we graag gemanipuleerde microben gebruiken die giftige perchloraten kunnen verwijderen, die erg in de grond zitten", zei Palmer. "Je kunt ze nu gaan ontwerpen, op aarde."
Maar dit is niet het laatste punt. Aangezien er bodemmicroben op Mars zijn die de basis vormen van de levenscycli die de biosfeer van de aarde bepalen, zullen we bacteriën en strategische planten in de Martiaanse regoliet moeten introduceren om de meeste voedingsstoffen binnen te krijgen. "Wij geloven dat op de lange termijn het opnieuw registreren van microben en organismen die naast planten (op aarde) bestaan, duurzame cycli van stikstof en fosfor (op Mars) zal creëren," zei Palmer.
Meststoffen zijn de grondstof voor deze cycli, dus bij het plannen van de Martiaanse landbouw moeten we overwegen hoe dit wordt geleverd. Wordt het levering vanaf de aarde? Of wordt het lokaal geproduceerd om de kosten en afhankelijkheid van onze planeet te verminderen?
"Om dit systeem aan te vullen, moet je meer structuren bouwen," voegde Palmer eraan toe.
Onderzoekers geloven dat voordat een persoon voet op de Rode Planeet zet, een robotmissie een maand eerder zou kunnen vliegen en een Martiaanse regolith voor de landbouw zou kunnen voorbereiden. Farm bots kunnen regolith extraheren en taken uitvoeren om perchloraat te verwijderen, waarbij de noodzakelijke biologie wordt geïntroduceerd om de cycli te creëren die nodig zijn voor het overleven van planten. Het idee is om levensvatbare boerderijen te creëren voordat de menselijke missie arriveert. De astronauten zullen op de juiste plaats aankomen met vers voedsel, evenals levensondersteunende systemen (zuurstoftoevoer en aanpassing van toxines).
Slablaadjes worden gekweekt in een Mars-simulator met toegevoegde voedingsstoffen. Het resultaat is gezond blad (FIT / Buzz Aldrin Space Institute).
Veel verschillende problemen houden verband met de productie van producten op Mars. Maar een van de grootste voordelen van het planten van planten is psychologisch. Het hoofd van het experimentele project 'Veggie' van het International Space Station, dat hydrocultuur gebruikt om planten water en voedingsstoffen in microzwaartekracht te leveren, realiseerde Trent Smith dat astronauten op de buitenpost veel vreugde ervaren door planten in een volledig steriele omgeving weg van huis te laten groeien. "Omdat ze zich op een ruimtestation bevinden, in een zeer vijandige omgeving, met al deze draden en kabels ... Maar ze hebben deze kleine planten waar ze om geven en die doen denken aan thuis," zei Smith. "Als we naar Mars gaan, zal dit een heel belangrijk moment zijn."
Veggie demonstreerde het proces van het kweken van sla, dat werd gedaan door NASA-astronaut Scott Kelly tijdens zijn eenjarige missie aan boord van een ruimtestation met de Russische astronaut Michail Kornienko. Maar de astronauten bleven afhankelijk van aardse voorraden. Hoewel hydroponie misschien een rol moet spelen in het aanvullen van de voeding van de ontdekkingsreizigers uit Mars, moeten we uiteindelijk afhankelijk zijn van de middelen van de Rode Planeet om levensomstandigheden te creëren en te behouden.
"Aanvankelijk konden we hydrocultuur landbouw bedrijven. Hydrocultuur is ongelooflijk effectief, "zei Smith. "Maar als je lang blijft hangen, dan is het logisch om te gebeuren met regolithische landbouwsystemen. Je kunt op twee verschillende manieren planten kweken voor voedsel. '
Welk pad je ook kiest, je zult technische mogelijkheden moeten gebruiken om te leren hoe je in een onherbergzame omgeving kunt herhuisvesten.
"Het is alsof je teruggaat naar een vroege agrarische samenleving toen we gewoon probeerden te achterhalen hoe het land te bewerken," zei Batcheldor. "Maar in plaats van vruchtbare grond, cultiveren we de bodem van Mars."
"Het creëren van een permanente Martiaanse kolonie zal eindelijk onze aanwezigheid op de planeet herstellen," voegde hij eraan toe.
