Il giardino della stazione spaziale fa luce sull'orticoltura terrestre – semi e piante

Gli astronauti hanno lavorato per anni sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS) per scoprire come le piante crescono in microgravità, con l'idea che le colture spaziali un giorno aiuteranno a sostenere gli umani in missioni di lunga durata come la Luna o Marte. Invece di riposare in un giardino di terra, le piante ISS crescono in un contenitore a forma di cuscino che contiene un terreno di coltura in ceramica con fertilizzante a rilascio controllato che fornisce nutrienti nel tempo. Il sistema di cuscini è progettato per essere un apparecchio per l'irrigazione passiva, ma gli astronauti possono anche iniettare acqua direttamente se necessario.

Un sistema di illuminazione a LED consente all'equipaggio di coltivare colture indipendentemente dalla luce solare. Diverse combinazioni di colori chiari o "ricette leggere" possono avere effetti drammatici su dimensioni, forma, consistenza e aspetto delle piante. Matthew Mickens, un ricercatore post-dottorato della NASA presso il Kennedy Space Center, indaga su come diverse ricette leggere influenzano la resa delle colture, nonché il contenuto di nutrienti e il sapore delle piante.

I membri dell'equipaggio della ISS attualmente utilizzano tre camere di crescita per il giardinaggio: due semplici camere di produzione di ortaggi – più comunemente denominate unità vegetali – e un nuovo sistema di crescita delle piante chiamato Advanced Plant Habitat (APH), che si sono uniti alle unità veggie della stazione spaziale in autunno del 2017 ed è stato avviato a gennaio 2018.

Come le precedenti camere di crescita, l'APH fissa i semi in un terreno di coltura; tuttavia, a differenza delle unità Veggie, APH consente agli utenti di esercitare il controllo completo dell'ambiente dell'impianto. Circa delle dimensioni di un mini-frigo, è più grande delle unità Veggie. È anche più automatizzato, con molte funzioni guidate da un computer di bordo, che riduce al minimo il tempo che gli astronauti devono dedicare al giardinaggio.

APH ha un sistema LED progettato su misura migliorato che offre una maggiore varietà di colori e intensità della luce. Gli habitat vegetali sono dotati di LED rossi, verdi e blu, mentre l'APH aggiunge bianco e rosso intenso, un colore chiaro tra rosso e infrarosso appena visibile all'occhio umano ma rilevato e utilizzato dalle piante.

La capacità di illuminazione del sistema Phytofy e la gamma di scelte consentono ai ricercatori della NASA sulla Terra di simulare le capacità di illuminazione di Advanced Plant Habitat, una camera di crescita che gli astronauti hanno iniziato a utilizzare sulla ISS all'inizio del 2018.

Il controllo della luce per la crescita delle colture è anche un obiettivo orticolo terrestre in cui vi è un crescente interesse per l'agricoltura verticale – tecniche che consentono di coltivare alimenti e altre colture al chiuso in luoghi come grattacieli. OSRAM – una società di illuminazione tedesca con sede negli Stati Uniti a Wilmington, MA – ha lavorato a una soluzione di illuminazione per l'orticoltura per migliorare la ricerca in questo campo attraverso un progetto guidato da Steve Graves, responsabile del programma strategico per l'agricoltura urbana e digitale nel gruppo di innovazione dell'azienda.

La soluzione OSRAM, Phytofy RL, è un apparecchio simile a un vassoio con una rete di luci a LED, controllo della temperatura e un pannello controllato da software per regolare le impostazioni. Consapevole sia dei progetti delle piante della NASA sia della tecnologia di OSRAM, lo specialista dell'agricoltura verticale Chris Higgins, fondatore di Hort Americas (un'azienda che lavora con coltivatori di serre commerciali), ha introdotto i ricercatori Kennedy negli sviluppatori di OSRAM nel 2017. Più tardi quell'anno, Mickens ha iniziato a utilizzare un Phytofy prototipo fornito da OSRAM per condurre studi a terra per esperimenti APH nello spazio. Mickens e il team OSRAM hanno installato Phytofy in una camera di crescita accessibile e alla fine hanno in programma di utilizzare anche il dispositivo di illuminazione nelle camere di crescita walk-in di Kennedy. Mickens afferma che il dispositivo OSRAM offre opzioni di lunghezza d'onda della luce, che determina il colore della luce, simile all'APH.

Inizialmente, OSRAM commercializza una soluzione Phytofy per scienziati delle piante che dispone di un sistema di illuminazione configurabile con controlli in tempo reale e funzionalità di pianificazione. Graves si aspetta che le versioni future aggiungano opzioni di automazione e sensori per aiutare a ridurre la grande quantità di osservazione umana che la scienza delle piante ora richiede. Tutte le impostazioni possono essere controllate tramite un'interfaccia utente grafica.

OSRAM ha progettato gli spettri di luce attuali di Phytofy – lunghezza d'onda della luce (colore) e intensità – specificamente per la ricerca di ricette di luce delle piante, compresi i farred che imitano la luce solare di fine giornata, la breve luce UV e la luce di interruzione notturna che possono anche influenzare il modo in cui le piante crescono .

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Spinoff è la pubblicazione annuale della NASA con tecnologia NASA commercializzata con successo. Questa commercializzazione ha contribuito allo sviluppo di prodotti e servizi nei settori della salute e della medicina, dei beni di consumo, dei trasporti, della sicurezza pubblica, della tecnologia informatica e delle risorse ambientali.

Rivista Tech Briefs

Questo articolo è apparso per la prima volta nel numero di maggio 2020 di Slip tecnici Rivista.

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