انجام مأموریتها فراتر از مدار پایین زمین (LEO) که بیش از ۵۰ سال است اتفاق نیفتاده، چالشهای بزرگی به همراه دارد. یکی از مهمترین مشکلات این است که مأموریتهای تدارکاتی به ماه بسیار طولانیتر از ایستگاه فضایی بینالمللی انجام میشود و نیازمند پرتابگرهای سنگینتر هستند. در حالی که ایستگاه فضایی را میتوان ظرف چند ساعت با یک موشک فالکون ۹ تأمین کرد، سفر به ماه حدود سه روز طول میکشد و نیاز به سامانههایی همچون موشک SLS ناسا یا استارشیپ اسپیساکس دارد.
به همین دلیل ناسا و سایر آژانسها در حال توسعهی فناوریهایی هستند که امکان استفاده از منابع محلی را برای ساخت مصالح، تولید آب، سوخت و حتی غذا فراهم میکند. این فرایند به نام بهرهبرداری در محل (In-Situ Resource Utilization – ISRU) شناخته میشود. برای مثال یخهای آب موجود در دهانههای قطب جنوب ماه میتوانند نیاز به آب آشامیدنی و تولید سوخت را برطرف کنند و خاک ماه (رگولیت) نیز قابلیت تبدیل به مصالح ساختمانی دارد. پژوهشها همچنین نشان دادهاند که میتوان گیاهان را در خاک ماه پرورش داد. طبق یک مطالعهی تازه از پژوهشگران دانشگاه کنت در بریتانیا، حتی برگهای چای نیز در این خاک رشد میکنند.
این تحقیق توسط پروفسور نایجل میسون، استاد فیزیک مولکولی، و دکتر سارا لوپز-گومولون، مدرس زیستشناسی RNA گیاهی انجام شد. پروژه به صورت همکاری مشترک میان دانشگاه کنت، شرکت بریتانیایی Dartmoor Estate Tea، استودیوی Lightcurve Films و شبکهی Europlanet پیش رفت. جرقهی این پژوهش پس از حضور مارتن روز-سروت، دانشمند مستقل سیارهای، در کنگره علوم سیارهای اروپا زده شد؛ او در یکی از ارائهها درباره کشاورزی فضایی در دانشکده علوم طبیعی دانشگاه کنت شرکت کرد و ایدهی همکاری شکل گرفت.
پس از آن، مارتن از جو هارپر، همبنیانگذار شرکت Dartmoor Estate Tea کمک گرفت. این شرکت نهالهای چای مورد استفاده در آزمایش را فراهم کرد. میسون و لوپز-گومولون این نهالها را در خاک شبیهسازیشدهی ماه و مریخ کاشتند و طی چندین هفته رشد آنها را تحت نظر گرفتند. برای مقایسه، گروه شاهدی از گیاهان نیز در خاک طبیعی منطقهی دوون (Devon) کاشته شد؛ خاکی که به دوران دوونین (حدود ۴۱۹ تا ۳۵۹ میلیون سال پیش) نسبت داده میشود. دما، رطوبت و نور نیز به گونهای تنظیم شد که شرایط یک سکونتگاه فضایی شبیهسازی شود.
جو هارپر دربارهی این پروژه گفت:
«تیم ما در Dartmoor Estate Tea بسیار خرسند است که بخشی از این مطالعه بودهایم. تجربهی ما در پرورش چای در شرایط غیرمعمول به این پروژه کمک کرده است. نتایج مرحلهی آزمایشی حتی باعث بهبود روشهای کشت چای در باغهای ما در دوون شد و احتمال دارد این یافتهها به صنعت جهانی چای نیز کمک کند.»
دو دانشجوی پروژه، آنا-ماریا ویرث و فلورانس گرنت، پارامترهایی مانند رطوبت خاک، محتوای مواد مغذی، pH، طول ریشه و سلامت برگها را بررسی کردند. نتایج نشان داد که نهالهای چای در خاک شبیهسازیشدهی ماه به خوبی ریشه دوانده و رشد کردهاند، تقریباً همسطح با گروه شاهد. اما گیاهان در خاک شبیهسازیشدهی مریخ اصلاً رشد نکردند. این خبر بسیار امیدوارکنندهای برای فضانوردانی است که در قالب برنامه آرتمیس یا دیگر پروژههای اکتشاف ماه به آن سفر خواهند کرد. اما برای مأموریتهای سرنشیندار به مریخ، هنوز دههها زمان باقی مانده است.
پروفسور میسون در این باره گفت:
«ما وارد عصر جدیدی از فضا شدهایم؛ عصری که به جای رفتوآمد کوتاه، به سکونت در فضا و ساخت پایگاه روی ماه یا مریخ فکر میکنیم. نخستین پرسش این است که “مردم چه خواهند خورد؟” این آزمایشها نشان میدهند که گیاهان زمینی مثل چای میتوانند در گلخانههای ماهی رشد کنند و تا حدی استقلال غذایی برای ساکنان پایگاهها فراهم کنند. ما در ابتداییترین مراحل پژوهش کشاورزی فضایی هستیم، اما همین یافته کوچک میتواند نویدبخش ادامهی سنت بریتانیاییِ نوشیدن یک فنجان چای باشد.»
این پژوهش تنها برای آیندهی فضا اهمیت ندارد، بلکه بر زندگی روی زمین هم اثرگذار است. بررسی چگونگی رشد گیاهان در خاکهای فرازمینی میتواند سرنخهایی از نحوهی زندهماندن گیاهان در محیطهای سخت و خاکهای فقیر ارائه دهد. با توجه به تغییرات اقلیمی و کشاورزی بیرویه، این مشکل در زمین نیز رو به افزایش است. بنابراین یافتههای چنین پروژههایی میتواند به دانشمندانی کمک کند که در پی احیای زمینهای از دسترفتهی کشاورزی و تبدیل خاکهای غیرحاصلخیز به زمینهای مناسب کشت هستند.
گام بعدی، به گفتهی دکتر لوپز-گومولون، بررسی دقیقتر فیزیولوژی گیاهان پرورشیافته در خاک شبیهسازیشدهی ماه است تا بتوان آزمایشهای مشابه را با سایر محصولات کشاورزی نیز انجام داد. او افزود:
«این پژوهش بسیار هیجانانگیز است، زیرا ما از مرحلهی صرفاً اعزام فضانوردان به ماه عبور کرده و به شکل جدی به قابل سکونتکردن آن فکر میکنیم؛ گامی اساسی برای مأموریتهای طولانیمدت فضایی. همچنین، همانطور که تجربههای ما در زمینهی سازگاری گیاهان با شرایط سخت زمینی به پژوهشهای کشاورزی فضایی کمک میکند، امیدواریم دانش حاصل از رشد گیاهان در شرایط سخت فرازمینی هم برای بهبود مقاومت محصولات کشاورزی روی زمین به کار رود.»
این تیم نتایج خود را هفتهی گذشته در نخستین کارگاه کشاورزی فضایی اروپا در براتیسلاوا، اسلواکی، ارائه کرد.