Dyrker blomster i rommet

10. februar i år ble to tusen blomsterspirer fraktet tilbake til jorda med fartøyet SpaceX-5, etter en seks dager lang vekstperiode i verdensrommet. Målet er å studere grunnleggende mekanismer for hvordan plantene sanser lys og tyngdekraft, samt å kunne dyrke mat til lange reiser i verdensrommet en gang i framtiden.

Grunnforskning på planter

Like ved Låven på Dragvoll ligger NTNU Samfunnsforskning, hvor Senter for tverrfaglig forskning i rommet (Ciris) holder til. Det er her, i forskningssenterets kontrollrom, at all planlegging og fjernstyring av blomstervanningen foregår. Helt siden 2006 har de holdt på med dette.

– Seedling Growth er en serie med fire planteeksperiment i rommet som gjøres i samarbeid mellom Nasa og ESA, sier nestleder Brit-Eli Danielsen i Ciris.

Eksperimentene gjennomføres om bord på Den internasjonale romstasjonen, i en maskin som fungerer som et drivhus. Inni denne EMCS-maskinen er det en inkubator som styrer luftsammensetningen, lys og vanning, samt to rotorer som spinner rundt på forskjellige hastigheter og skaper gravitasjon.

På denne måten får man studert hvordan plantene reagerer under ulike forhold. Gravitasjon maskerer nemlig en del egenskaper ved plantene som kommer fram når man dyrker dem i vektløshet.

– Når et frø spirer på bakken vil stilken gå opp og roten gå ned, men i vektløshet klarer den ikke å orientere seg ved hjelp av gravitasjon. Da viser det seg at det er andre ting, for eksempel vann, som bestemmer hvilken retning stilken går i, sier Danielsen.

Lys er også en faktor. Hvis planten har tilgang på lys, vil den sende skuddet mot lyset og roten i den andre retningen. Er verken lys eller vann til stede, blir planten helt forvirra og vet ikke hva den skal gjøre.

– I tillegg har man sett på hvordan plantene reagerer forskjellig på rødt og blått lys. Etter seks dager tas plantene ut av EMCS. De puttes så i en fryser som holder minus 80 grader, for å preservere dem akkurat slik de var da eksperimentet var ferdig, sier Danielsen.

Sultne astronauter

Danielsen har stor tro på at vi en dag i framtiden skal kunne dyrke planter i verdensrommet, både underveis på reisen til Mars eller til månen, og når vi endelig har kommet fram.

– Generelt kan man si at planter, og særlig plantefrø, er veldig tilpasningsdyktige, sier hun.

Det er begrenset hvor mye mat, oksygen og vann vi kan ta med oss på reiser i rommet. En astronaut trenger tretti kilo mat, oksygen og vann daglig. Skal vi mennesker kunne utforske verdensrommet ytterligere, må vi finne en måte å produsere én av disse tingene under ferden.

Et lukket vekstsystem der alt av vann og næringsstoffer sirkulerer hadde derfor vært et stort steg i riktig retning. Menneskene spiser plantene, avføringen blir brukt som gjødsel til plantene, og plantene danner oksygen og mer mat til menneskene.

Det er derimot ikke bare romfarere og framtidige tilreisende til Mars som har nytte av denne forskningen. Også de som dyrker planter på jorda vil kunne bruke den nyvunne innsikten om hvordan plantene oppfører seg.

– Hvis vi kommer så langt at vi klarer å lage et lukket vekstsystem, ser vi for oss at disse vekstsystemene kan settes opp på steder der man ellers ikke kan dyrke mat, for eksempel i Sahara eller midt i en storby. Det er også en fordel, både miljømessig og økonomisk, at man kan få til et lukket vekstsystem der man får vann og gjødsel til å sirkulere, og dermed redusere utslipp til miljøet, sier Danielsen.

Kosmisk stråling

Men det er en rekke utfordringer knyttet til å lage dette lukkede vekstsystemet. For eksempel er det vanskelig å forutse nøyaktig hvor mye næring plantene trenger. Akkurat som vi mennesker verken skal ha for mye eller for lite vitaminer, skal ikke plantene ha for mye eller for lite næring.

– Det skal heller ikke være risiko for kontaminering, altså at man får uønskede bakterier i systemet. Man må også kunne resirkulere alt sammen på en god måte, sier Danielsen.

Ifølge Danielsen er likevel det største hinderet i dag trolig kosmisk stråling fra sola og andre deler av universet. Dette er partikkelstråling som virker på samme måte som radioaktiv stråling. På jorda er vi beskyttet mot denne strålingen på grunn av jordas magnetfelt og atmosfæren. I verdensrommet er den en utfordring for oss.

– Vi vet ikke helt hvordan strålingen påvirker plantene. Vi har nemlig ikke gjort nok forsøk på flere generasjoner med planter til at vi vet om strålingen endrer noe over tid.

Skal dyrke salat og tomat

En eksakt kopi av EMCS-drivhuset på romstasjonen er plassert like ved kontrollrommet på Dragvoll. Før frøene blir sendt ut i rommet og dyrket i drivhuset, kjører Ciris mange tester av eksperimentet, slik at de er sikre på at alt går etter planen. Et forsøk som pågår over seks dager kan de bruke hele to år på å planlegge.

Det nyeste eksperimentet, Seedling Growth 2, ble fullført i desember 2014. Plantespirene ankom jorda 10. februar i år og ble sendt til forskere i Spania og USA for videre analyser. Allerede nå er de i gang med planlegging og testing av neste eksperiment, Seedling Growth 3.

– Vi har i hvert fall to planteeksperiment til som vi skal sende opp i løpet av de neste to årene, sier Danielsen.

I tillegg til nye eksperimenter har Ciris også et annet spennende prosjekt på planen. Gjennom det nye EU-prosjektet Timescale vil de kunne videreutvikle EMCS-drivhuset, slik at de får muligheten til å dyrke enda større planter som salat og minitomat.

– Tidligere i Seedling Growth-eksperimentene har vi kun brukt planten vårskrinneblom, en modellplante som er mye brukt i biologien og hvor hele genomet er kjent. Dette gjør det lett for oss å sammenligne med resultater fra tidligere eksperimenter, sier Danielsen

Gjennom dette nye EU-prosjektet med mange internasjonale parter, vil Ciris derimot kunne videreutvikle EMCS-rotoren.

– Slik får vi muligheten til å dyrke matplanter og se hvordan de vokser, slik at vi kan lære mye mer, og komme enda et skritt nærmere å dyrke mat i verdensrommet.