El 3 de enero de 2019, el módulo de aterrizaje Chang’e-4 de China aterrizó en la cara oculta de la luna y desplegó el rover Yutu.
por Matt Williams, Universo Hoy
Además de sus numerosos instrumentos, el rover llevó a cabo un importante experimento científico conocido como carga útil de experimento biológico (BEP). Durante los siguientes ocho días, esta carga útil llevó a cabo un experimento vital en el que intentó cultivar las primeras plantas en la luna. En la carga útil se incluían semillas de algodón, patata, arabidopsis y colza, junto con huevos de mosca, levadura y 18 ml (0,6 onzas líquidas) de agua, que se mantenía a una presión atmosférica constante.
Los resultados de este experimento ayudarán a informar el futuro Sistema de soporte vital bioregenerativo (BLSS), que resultará vital para hábitats y misiones más allá de la órbita terrestre baja (LEO). Un equipo de científicos de China publicó recientemente un estudio que revisó el experimento, sus resultados y sus posibles implicaciones para futuras misiones a la Luna, Marte y otros lugares del espacio profundo. Como concluyeron, el experimento demostró que las plantas pueden crecer en la luna a pesar de la intensa radiación , la baja gravedad y la luz intensa y prolongada.
El equipo estuvo formado por investigadores del Centro de Exploración Espacial, la Facultad de Ingeniería Aeroespacial y el Laboratorio Clave de Biología y Mejoramiento Genético de Tubérculos y Raíces de la Universidad de Chongqing, así como de la Universidad de Ciencia y Tecnología Electrónica de China y el Laboratorio de Biología Espacial de la Academia China de Ciencias Agrícolas en Chengdu.
Los resultados de sus análisis se compartieron en dos artículos que aparecieron el 20 de junio en Microgravity Science and Technology y el 17 de octubre en Acta Astronautica , respectivamente.
Cultivar plantas en hábitats lunares, marcianos y espaciales es esencial por muchas razones. Además de proporcionar una fuente de nutrición y reducir la necesidad de misiones de reabastecimiento, también eliminarán el dióxido de carbono y proporcionarán oxígeno fresco, ayudarán a reciclar los desechos y contribuirán a la sensación de bienestar de las tripulaciones. Y mientras que los sistemas convencionales de control ambiental y soporte vital (ECLSS) dependen de componentes mecánicos que eventualmente se estropean y requieren reemplazo, un sistema bioregenerativo puede reponerse a sí mismo con el tiempo.
Esto hace que la tecnología BLSS sea ideal para misiones al espacio profundo donde las oportunidades de reabastecimiento serán pocas y espaciadas. Durante años, los astronautas han realizado experimentos a bordo de la Estación Espacial Internacional (ISS) relacionados con el crecimiento de plantas y algas, como el Sistema de Producción de Vegetales (Veggie), el Sistema Pasivo de Entrega de Nutrientes Orbitales (PONDS), el Hábitat Vegetal Avanzado (APH) y el Administrador en tiempo real de aviónica de Plant Habitat (PHARM). Sin embargo, todavía no está claro cómo afectará el entorno natural de los cuerpos extraterrestres al funcionamiento de un BLSS.
El autor principal, Xie Gengxin, profesor de ingeniería ambiental en el Centro de Exploración Espacial de la Universidad de Chongqing, es también el diseñador jefe del BEP. Como explicó a Universe Today por correo electrónico, la capacidad de cultivar plantas en el espacio es un paso necesario para establecer bases más allá de la Tierra:
«Al establecer una base de supervivencia en la Luna, Marte y otros planetas extraterrestres, es imposible transportar más cosas desde la Tierra. La necesidad de utilizar recursos in situ para la producción de oxígeno y alimentos es particularmente importante y es la primer paso para establecer una base de supervivencia, por lo que los experimentos de plantación de plantas son muy importantes».
El primer experimento biológico.
La carga útil BEP, desarrollada en la Universidad de Chongqing, fue el primer experimento biológico realizado por humanos en la cara oculta de la Luna . El objetivo del experimento era evaluar los efectos de las condiciones de la superficie lunar (baja gravedad, radiación intensa y luz intensa) sobre el crecimiento y la salud de los organismos terrestres. La carga útil pesaba 2,608 kg (5,75 libras) y medía 198 mm de altura y 173 mm de diámetro (7,75 por 6,8 pulgadas), ofreciendo un volumen total de 0,82 litros y 0,42 litros de espacio para bioactividad. La luz del sol entraba a través de un tubo guía, lo que permitía la fotosíntesis de las plantas del interior.
Estos seis componentes constituyeron los productores, consumidores y descomponedores, todos los elementos necesarios para un ecosistema que funcione. Las plantas debían producir oxígeno y nutrientes a través de la fotosíntesis y ser sostenidas por las moscas de la fruta. Mientras tanto, la levadura actuaría como agente de descomposición, procesando los desechos de las moscas y las plantas muertas para crear nutrientes adicionales para el ecosistema. Como dijo Xie, este experimento fue el primero de su tipo y estaba destinado a abordar las preocupaciones que tenían los científicos sobre el entorno lunar:
«Antes de nuestro experimento, a muchos científicos les preocupaba que las plantas no pudieran brotar bajo la intensa intensidad de la luz y las intensas condiciones de radiación de la luna, por lo que utilizamos deliberadamente la luz solar natural de la luna para la fotosíntesis en lugar de la luz artificial. Al mismo tiempo, nuestra Las cargas útiles biológicas no fueron diseñadas para proteger contra la radiación, lo que demuestra que las plantas aún pueden crecer bajo las intensas condiciones de radiación de la Luna».
A las pocas horas de que el módulo de aterrizaje llegara a la superficie, la temperatura de la biosfera se ajustó a 24°C (75,2°F) y las semillas fueron regadas. El 15 de enero se informó que habían brotado semillas de algodón, colza y papa y se publicaron imágenes del interior del BEP.
«Hay animales, plantas y microorganismos en esta carga útil, lo que crea un microecosistema en un entorno cerrado», dijo Xie Gengxin en ese momento. «Conducimos la luz del sol hacia el interior del estaño, que es mucho más fuerte que la de la Tierra. Estudiaremos su fotosíntesis bajo una luz solar intensa y la compararemos con el experimento en la Tierra».
Resultados
Al día siguiente, el experimento entró en una nueva fase cuando llegó la noche lunar, las temperaturas externas cayeron a -52°C (-62°F) y el experimento no logró mantener una temperatura confortable. A medida que las temperaturas continuaron bajando, llegando finalmente a -190°C (-310°F), el experimento continuó probando la longevidad del BEP. Finalmente, se informó que las plantas que habían brotado habían muerto, que las patatas no brotaron y que las moscas de la fruta no eclosionaron. El tiempo total de ejecución del experimento fue de nueve días en lugar de los 100 previstos. Pero, como indicó Xie, se obtuvo información valiosa. Dijo Xi:
«Aunque nuestras plantas pueden crecer en las condiciones naturales de luz solar y radiación de la luna, no se ha evaluado la seguridad de estas plantas. Si son saludables o no, es necesario seguir investigando. Nuestros experimentos también muestran lo difícil que es sobrevivir en la luna. y cómo sobrevivir a la noche lunar. Nuestros primeros experimentos biológicos en la luna para la humanidad demuestran plenamente que se puede construir un ecosistema regenerativo en la luna para establecer una base humana».
De cara al futuro, Xie y sus colegas planean realizar más experimentos con tubos de lava estables, que China también está considerando como un posible sitio de base. «Por primera vez, hemos enviado seis especies de la Tierra a la Luna para realizar experimentos biológicos, lo que ha supuesto un hito importante en el establecimiento de una base para la supervivencia humana en la Luna», afirmó. «Nuestro equipo ahora está realizando investigaciones sobre cómo establecer una base humana y experimentos en granjas espaciales utilizando cuevas de tubos de lava lunares».
En menos de dos años, la NASA planea llevar astronautas a la luna por primera vez desde la era Apolo. China espera hacer lo mismo enviando los primeros taikonautas a la región polar sur de la Luna para 2030. Los objetivos a largo plazo de estas y otras agencias, como la ESA, Roscosmos y la Organización de Investigación Espacial de la India (ISRO), son nada menos que de establecer un puesto humano permanente en la Luna que permitirá la investigación, la exploración, la cooperación internacional y las misiones al espacio profundo. Un aspecto clave de esto será utilizar recursos locales para satisfacer las necesidades de las tripulaciones.
Una de las mejores maneras de garantizar un suministro constante de alimentos, aire respirable y salud (física y mental) de la tripulación es construir hábitats que puedan albergar invernaderos y experimentos con plantas. En resumen, los astronautas deben traer consigo elementos de la biosfera de la Tierra para vivir, trabajar y prosperar en entornos extraterrestres. Las lecciones de esta investigación ayudarán a allanar el camino para cualquiera que pretenda seguirla.
Más información: Gengxin Xie et al, La conductividad de la baja gravedad lunar de un sexto para mejorar la resistencia al frío de las plantas, ciencia y tecnología de la microgravedad (2023). DOI: 10.1007/s12217-023-10058-9
GengXin Xie et al, El primer experimento biológico en la superficie lunar para la humanidad: dispositivo y resultados, Acta Astronautica (2023). DOI: 10.1016/j.actaastro.2023.10.023
