Nel 1946 sono stati mandati nello spazio una manciata di semi di mais. Prima di inviare qualcosa di più sostanziale, gli scienziati volevano vedere come le radiazioni spaziali influenzassero i tessuti viventi. Nel 1971, l’equipaggio dell’Apollo 14 fece volare alcuni semi intorno alla Luna, per poi riportarli indietro e piantarli sulla Terra. Questi “Moon Trees” furono coltivati insieme ad alberi che non erano stati nello spazio, ma tra i due non c’era alcuna differenza.
Molti pionieri astronauti hanno commentato l’importanza di fiori freschi e piante sulla Stazione Spaziale Internazionale. Se però all’inizio, portare delle piante nello spazio significava per gli astronauti portare un pezzo di Terra in cielo, ora l’interesse è prettamente scientifico. Tra la fine del XX e l’inizio del XXI secolo, le piante hanno infatti iniziato a essere portate nello spazio per essere coltivate in un ambiente controllato senza peso ma pressurizzato, i cosiddetti giardini spaziali. La crescita di arbusti e vegetali è diventata così la nuova frontiera della tecnologia spaziale.
Ad oggi, infatti, a bordo della Stazione spaziale internazionale si coltiva tutta una serie di piante diverse in nome della scienza: non solo creano una bella atmosfera, ma sono fonte di vita, metabolizzano l’anidride carbonica nell’aria per produrre ossigeno prezioso e aiutano a controllare l’umidità dell’abitacolo.
La Stazione spaziale internazionale ha installato, per la prima volta nel 2014, Vegetable Production System, cioè un sistema di produzione vegetale, per testare come il cibo potesse essere coltivato nello spazio, un ambiente in cui attività abbastanza semplici per l’agricoltura terrestre, dall’innaffiare le piante a raccoglierne i frutti, diventano molto più complicate.
È in questo contesto che si inserisce il team Sierra Space, sponsorizzato dalla Nasa, che sviluppa tecnologie di somministrazione e recupero di nutrienti fuori suolo che possono essere ridimensionati per la produzione di colture in microgravità.
Questo team specializzato sta sviluppando un sistema di produzione di ortaggi su larga scala (Astro Garden), con l’obiettivo di produrre verdure da giardino sufficienti per un equipaggio di quattro persone. A tal proposito, l’indagine eXposed Root On-Orbit Test System (XRoots) è progettata per testare gli eventuali aspetti critici del sistema Astro Garden, utilizzando tecniche idroponiche e aeroponiche per coltivare piante senza suolo, rendendo appunto fattibile la produzione di vegetali su larga scala nello spazio.
La prima sfida nella coltivazione di piante nello spazio è la mancanza gravità; in particolare per lo sviluppo delle radici. Non solo, i cicli biogeochimici dei nutrienti e le interazioni microbiologiche nei substrati del suolo sono particolarmente complessi. Infine, gli attuali giardini spaziali utilizzano sistemi di distribuzione di acqua e sostanze nutritive a base di particolato, che però non si adattano bene nello spazio a causa di problemi di massa, contenimento, manutenzione e igiene.
Per coltivare raccolti sufficienti per fornire cibo fresco e “a chilometro zero” agli equipaggi dei veicoli spaziali, è quindi necessario sviluppare un sistema di distribuzione di acqua e sostanze nutritive che possa essere impiegato anche nella produzione di piante di grande volume. Per essere efficaci nell’ambiente spaziale, tuttavia, questi sistemi devono essere adattati per funzionare in condizioni di microgravità. Anche a gravità zero devono quindi mantenere la capacità di fornire acqua e sostanze nutritive sufficienti per supportare la crescita delle colture, mantenere una buona aerazione nella zona delle radici e ospitare una varietà di tipi di piante, tra cui quelle da frutto (come i pomodori) e radici (ad esempio le carote).
L’obiettivo della tecnologia XRoots è valutare le tecniche di somministrazione e recupero dei nutrienti fuori suolo nel corso della crescita delle piante nell’ambiente di microgravità della stazione spaziale. Se funzionanti, le tecniche idroponiche e aeroponiche potrebbero dunque fornire un’alternativa vitale per consentire a sistemi vegetali di dimensioni sufficienti di contribuire alla futura esplorazione dello spazio tramite il sostentamento degli astronauti nelle missioni di lunga durata.
Come molte altre tecnologie testate sulla Stazione Spaziale Internazionale, anche XROOTS potrebbe avere potenziali impieghi sulla Terra e offrire nuove soluzioni a problemi come l’utilizzo del suolo e la coltivazione su scala mondiale. Secondo l’agenzia spaziale, i componenti del sistema di crescita sviluppati per questa indagine scientifica potrebbero infatti migliorare la coltivazione di piante in ambienti terrestri, contribuendo così a una migliore sicurezza alimentare per le persone sulla Terra.
