رؤیای کشاورزی در فضا

زهرا خلجی_خبرنگار

سفرهای فضایی در قرن21  شکل پیچیده‌تری به خود گرفته است. حالا دیگر پای ثروتمندان جهان هم با خرید یک بلیت گران‌قیمت به فضا باز شده است. شرکت‌های خصوصی با ساختن فضاپیماهای مسافربری فصل جدیدی در زمینه فضانوردی رقم زده‌اند. رفتن به مریخ و بازگشت فضانوردان آمریکایی به ماه از پروژه‌هایی است که ناسا با برنامه‌ریزی‌های بلندمدت به‌دنبال تحقق آن است. اما این سفرهای طولانی فقط به شاتل و موشک و فضاپیما احتیاج ندارد و غذا و خوراک یکی از ضروری‌ترین نیازهای فضانوردان در سفرهای طولانی است. آنهایی که اهل فیلم و سینما هستند حتما فیلم سینمایی «مریخی» (The Martian) ، محصول سال2015  به کارگردانی ریدلی اسکات را دیده‌اند. در این فیلم، فضانوردی با نام مارک واتنی (با بازی مت دیمون) پس از یک تخلیه اضطراری، بدون غذای کافی برای زنده ماندن به تنهایی در مریخ رها می‌شود. حتی برای باغبان‌هایی که انگشت جادویی دارند هم کاشتن گل و گیاه در مریخ یک چشم‌انداز دشوار است. در آنجا تقریبا هوا وجود ندارد، خاکش مواد مغذی کم و فلزات بسیار سنگینی دارد و درجه حرارت معمولا در حدود منهای 60درجه سانتی‌گراد است. در فیلم The Martian واتنی که یک گیاه‌شناس است تصمیم می‌گیرد با فریب‌های علمی، در خاک مریخ شروع به کشت و پرورش سیب‌زمینی کند. برای این کار او یک گنبد کنترل‌شده با آب و هوا می‌سازد، سپس برای تولید آب هیدرازین را می‌سوزاند و یک محیط رشد که با کود و  توسط مدفوع تکمیل می‌شود، ایجاد می‌کند.

نزدیک شدن تخیل به واقعیت

دکتر ویگر واملینک، اکولوژیست ارشد دانشگاه  Wageningen در هلند که از سال2013 آزمایش‌هایی در زمینه کشت گیاهان در فضا انجام داده است، می‌گوید: The Martian فیلم مورد علاقه من است. این تنها فیلم علمی-تخیلی است که به اهمیت کشت گیاه در فضا پرداخته است. هنگامی که واملینک آزمایش‌های خود را آغاز کرد بسیاری از مردم فکر می‌کردند که کار او بی‌نتیجه خواهد ماند، اما حالا به لطف The Martian که ابتدا در سال2011 توسط نویسنده آمریکایی اندی وایر نوشته شد، حداقل آنها درک کردند که او چرا برای رسیدن به این موفقیت تلاش می‌کند. واملینک می‌گوید: این فیلم فوق‌العاده به من کمک کرد. همچنین فرضیه‌هایی ارائه کرد که می‌توانست به آزمایش‌های من کمک کند. سفر به مریخ یک و سال نیم طول می‌کشد، پس باید ادرار و مدفوع را ذخیره کرد تا شروع کار روی خاک با آنها انجام شود. ممکن است ذخیره کردن آنها کار چندش‌آور و بدبویی باشد، اما خیلی مهم است. واقعیت این است که در فیلم مریخی به‌درستی در این‌باره عمل شده است.

ایده‌های پیشین

البته درست نیست بگوییم ایده کاشت و تغذیه از تولید به مصرف در فضا چیز جدیدی است. در سال1979 فضانوردان اتحاد جماهیر شوروی سوار بر فضانورد سایوز، 32تخم بلدرچین ژاپنی را با خود به فضا بردند به امید اینکه این تخم‌ها که منبع ارزشمند لیزوزیم هستند در فضا تبدیل به جوجه شوند و پس از آن، آنها بتوانند با پرورش بلدرچین، از تخم و گوشت آن استفاده کنند. اما این فرایند پیچیده‌تر از چیزی بود که پیش‌بینی می‌کردند و تا سال1990 طول کشید تا جوجه‌های بلدرچین به سلامت به‌دنیا بیایند. ناسا در دهه80 نیز آزمایش‌های مشابهی را با تخم‌مرغ امتحان کرد. ژاپنی‌ها نیز ماهی زنده را به ایستگاه فضایی بین‌المللی فرستادند و همچنین به رشد محصول و حشرات خوراکی نیم‌نگاهی داشتند. اما حالا کاشت و پرورش گیاهان یک فوریت جدید برای تحقیق است.

آزمایش‌ها عملی می‌شوند

واملینک پنجاه‌وسه‌ساله که از قضا شباهتی گذرا به مت دیمون دارد، سابق بر این در پرورش گیاهان دست داشته است. او برای رسیدن به هدف خود یک پیشنهاد جدید به ناسا ارائه داد: «یک مطالعه نظری درمورد گیاهان رو به رشد در ‌ماه و مریخ». برای این تحقیق بودجه‌ای 25هزار یورویی به او داده شد. او سپس فهمید برای پیشبرد کار خود می‌تواند «شبیه‌ساز رگولیت» تأیید‌شده توسط ناسا را خریداری کند. در اصل خاک مورد استفاده در آزمایش‌ها از زمینی است که دارای بسیاری از خواص خاک فضایی است: خاک «ماه» از بیابانی در آریزونا می‌آمد و خاک شبیه‌سازی‌ شده مریخ از کنار آتشفشانی در هاوایی که پس از آن تمیز و بازیافت می‌شدند تا گردوغبار آن بیشتر شود. واملینک تصمیم گرفت آزمایش‌های خود را عملی کند: در واقع او می‌خواست بداند در این خاک‌های عجیب و غریب که دارای ماده مغذی هستند، چه می‌تواند رشد کند؟ 
واملینک کارش را در یک گلخانه در تاریخ یک آوریل2013  با کاشت شاهی آغاز کرد. او با یادآوری آن روز می‌گوید: اصلا روز مفیدی نبود. وقتی ما کارمان را شروع کردیم هیچ‌کس، به‌ویژه روزنامه نگاران، به ما اعتقاد نداشتند.
نگرانی اصلی واملینک این بود که نکند سرب، جیوه و روی در خاک با آبی که گیاهان جذب می‌کنند ترکیب شود و در نتیجه گیاهان سمی شوند. اما در کمال تعجب شاهی رشد کرد و هیچ‌کدام از فلزات سنگین موجود در خاک را به‌خود جذب نکرد.
وی با افزودن ماده آلی (برگ و ریشه از برداشت قبلی) به خاک و کرم‌های خاکی برای تجزیه آنها، توانست اندازه و تعداد گیاهان را افزایش دهد. او همچنین گیاهان قابل کاشت را هم بیشتر کرد و نه‌تنها سبزی‌ها و برگ‌های سالادی که گوجه فرنگی، نخودفرنگی، تربچه و گیاهان ریشه‌ای مانند هویج و سیب‌زمینی هم کاشت.

نقطه ضعف

به‌نظر می‌رسد تحقیقات هدفمند واملینک در دوره فعلی که فضانوردی شکل دیگری به‌خود گرفته است، چندان کارایی نداشته باشد. برخلاف انتظارات، در قرن بیست‌ویکم یک رقابت فضایی در حال انجام است که توسط دولت‌ها و افراد ثروتمند مانند ریچارد برانسون و ایلان ماسک که شرکت هوافضای فضایی خود SpaceX را راه‌اندازی کرده است راه افتاده. ایلان ماسک می‌خواهد رؤیای پرورش یک گل‌سرخ در مریخ را برای خود محقق کند. ترامپ نیز می‌خواهد فضانوردان آمریکایی تا سال2024 دوباره به ماه بازگردند. ایده ایجاد پایگاه در آنجا، قبل از سفر به مریخ، کاملا واضح است.
در ژانویه سال2019، کاوشگر چانگ-4 چین نخستین فضاپیمایی بود که در نیمه پنهان یا تاریک‌ ماه قرار گرفت. در آن ماموریت کمی تخم پنبه و سیب‌زمینی در ‌ماه کاشته شد. یک نهال پنبه حتی برای مدت کوتاهی جوانه زد اما در سرمای سخت و شدید شب قمری، از بین رفت.
واملینک به یاد می‌آورد: وقتی آزمایش را شروع کردم با ناسا و سایر آژانس‌های فضایی در تماس بودم، اما ایده کلی این بود: غذا. بله، فضانوردان با خود به اندازه کافی با خود غذا می‌برند. آنها همیشه فقط روی اسباب‌بازی‌هایی مثل موشک‌ها و ماهواره‌ها که هزینه‌های زیادی دارد سرمایه‌گذاری و فکر می‌کنند و اصلا به فکر راهی برای تغذیه از تولید به مصرف نیستند.

باغچه فضایی

دکتر جیوایا ماسا، دانشمند گیاه‌شناس در مرکز فضایی کندی ناسا در فلوریدا می‌گوید: اگر قرار باشد فضانوردان فقط یک یا 2هفته در شاتل فضایی باشند مطمئنا همه‌‌چیز با خود خواهند برد. این سفر مثل سفر کمپینگ است، هیچ‌کس نمی‌خواهد در سفرهای کوتاه‌مدت کشاورزی کند. اما ما درنهایت به مرحله‌ای می‌رسیم که می‌بینیم تا سال2024 دوباره قرار است به ماه برگردیم و حتی به مریخ خواهیم رفت. اینها اتفاقاتی است که قبلا واقعا دور از دسترس بودند و اکنون به وقوع پیوستن آنها از همیشه به ما نزدیک‌تر است. پس حالا احتیاج به کشاورزی در ‌ماه و مریخ رنگ جدی‌تری به خود می‌گیرد و از آنجا که نمی‌توان یک‌شبه این موارد را حل و فصل کرد باید از قبل آزمایش را شروع کرد تا وقتی به ‌ماه و مریخ می‌رسیم، همه‌‌چیز مهیا باشد.
ماسا در سیستم تولید سبزیجات ناسا که به‌طور غیررسمی به‌عنوان Veggie شناخته می‌شود، کار می‌کند. آنها از سال2014  اقدام به کشت گیاهان در ایستگاه فضایی بین‌المللی کرده‌اند. این پروژه با موفقیت در حال رشد3 نوع کاهو، کلم چینی، کیل قرمز روسی، خردل میوزونا و گل زینیا در فضاست.
فضانوردان اجازه دارند مقداری از آنچه را پرورش می‌دهند بخورند (بقیه آنها را باید برای آزمایش برگردانند) و رژیم غذایی 180ماده غذایی برای طول عمر به‌علاوه حدود 20عدد چاشنی و نوشیدنی را که در یک چرخه هشت‌روزه مصرف می‌کنند تامین می‌کند. در ماه مارس، ماسا تحقیقات خود را درباره کاهوی فضایی منتشر کرد و نشان داد که کاهوی فضایی نه‌تنها بی‌خطر است بلکه به اندازه محصولاتی که تیم وجی در زمین تولید می‌کند، مغذی است.
با این حال، برنامه Veggie با برنامه واملینک در مورد بهترین روش برای رشد محصولات زراعی تفاوت دارد. به جای استفاده از خاک یافت‌شده در ‌ماه و مریخ، ماسا و تیمش سیستمی دارند که از خاک «هیدروپونیک اصلاح‌شده» استفاده می‌کند. به‌دلیل عوارض ریزگرد، گیاهان در یک بستر جامد از خاک رس متخلخل رشد می‌کنند که باعث حفظ آب و اکسیژن در اطراف ریشه می‌شود. کود آزادشده با مواد مقوی، مواد‌مغذی را تأمین می‌کند و نور از LED‌ ها به‌وجود می‌آید و فضانوردان نیز آب را اضافه می‌کنند.
ماسا اعتراف می‌کند که مجموعه آنها هنوز کامل نیست. وی می‌گوید: وجی یک سیستم منفعل است و به فضانوردی زیادی نیاز دارد که بتواند آب را به درستی و اندازه کافی به گیاهان اضافه کند. بنابراین ما فعلا در حال عبور از مرز سیل و خشکسالی در نحوه آبدهی هستیم و خیلی وقت‌ها ناموفق بوده‌ایم. با این حال اکنون ماسا معتقد است که سیستم هیدروپونیک اصلاح‌شده وجی بیشترین پتانسیل را برای تهیه غذای سالم و بی‌خطر و تازه در فضا دارد. به‌عنوان مثال، خاک مریخ حاوی پرکلرات است که یک ماده شیمیایی سمی است که حتی مقادیر بسیار اندک آن برای انسان سمی است.
ماسا و واملینک هر دو توافق دارند که اگر بخواهند مسئله چگونگی رشد گیاهان در فضا را حل کنند چندین رشته تحقیق را باید دنبال کنند. به‌تازگی واملینک مشغول تحقیق روی انتقال گیاهان گرده‌افشان به مریخ است.