Uzay çiftçiliği nedir ve Brezilya neden Dünya dışına bitki gönderiyor?

Geçtiğimiz nisan ayında, Brezilya'da üretilen nohut tohumları ve tatlı patates bitkileri, özel şirket Blue Origin tarafından alt yörüngesel bir uçuşla uzaya gönderilmişti. Bu, Brezilya uzay tarımı için önemli bir adımdı.

Peki uzay çiftçiliği tam olarak nedir? Ve Brezilyalı araştırmacılar neden sebzeleri Dünya atmosferinin dışına gönderiyorlar?

Hikaye, 2020 yılında NASA ve ABD Dışişleri Bakanlığı'nın, ticari uzay uçuşu şirketleri ve uluslararası ortakların katılımıyla, insanları Ay'a geri döndürmeyi, derin uzayı keşfetmeyi ve muhtemelen Mars'a ilk kez ayak basmayı amaçlayan Artemis Anlaşması'nı oluşturmasıyla başlıyor.

NASA'nın 1961-1972 yılları arasında yürüttüğü Apollo Programı'ndan farklı olarak, yeni görevlerin amacı yalnızca Dünya'nın doğal uydusuna geçici olarak ulaşmak değil, insan varlığının olduğu kalıcı üsler kurmak, Ay'da ve uzun vadede Kızıl Gezegen'de sürdürülebilir bir ekonomi başlatmak, "Marslı" (2015) filmine gönderme yapan bir senaryoda yer alıyor.

Başlangıçta anlaşma sekiz ülkeyi kapsıyordu ancak şu anda 2021 yılında programa katılan Brezilya da dahil olmak üzere 55 imzacı ülke bulunuyor. Ertesi yıl, Artemis'in hedefleri yayınlandı; bunlardan bazıları, Dünya'da üretilen gıdanın gönderilmesinin maliyetinin astronotların diyetini sürdürmesini imkansız hale getireceği için uzayda bitki yetiştirilmesiyle ilgiliydi.

Artemis Anlaşması'nı imzalayan ülkeler

• Almanya
• Angola
• Suudi Arabistan
• Arjantin
• Ermenistan
• Avustralya
• Avusturya
• Bahreyn
• Bangladeş
• Belçika
• Brezilya
• Bulgaristan
• Kanada
• Şili
• Kıbrıs
• Kolombiya
• Güney Kore
• Danimarka
• Birleşik Arap Emirlikleri
• Ekvador
• Slovakya
• Slovenya
• İspanya
• Estonya
• Amerika Birleşik Devletleri
• Finlandiya
• Fransa
• Yunanistan
• Hindistan
• İzlanda
• İsrail
• İtalya
• Japonya
• Lihtenştayn
• Litvanya
• Lüksemburg
• Meksika
• Nijerya
• Norveç
• Yeni Zelanda
• Panama
• Hollanda
• Peru
• Polonya
• Birleşik Krallık
• Dominik Cumhuriyeti
• Çek Cumhuriyeti
• Romanya
• Ruanda
• Singapur
• İsveç
• İsviçre
• Tayland
• Ukrayna
• Uruguay

“Brezilya tarımsal araştırmalarıyla uluslararası alanda tanındığından, Embrapa'nın katkıda bulunması için bir fırsat gördük ve ayrıca çalışma sırasında geliştirilecek tüm teknolojilerin Brezilya toplumuna geri dönmesini düşündük” diye açıklıyor Embrapa Sudeste araştırmacısı ve Spacing Farm Brasil ağının koordinatörü Alessandra Fávero.

Fikir, Embrapa Pecuária Sudeste yönetimine götürüldü ve bu yönetim, Tarımsal Enerji, Enstrümantasyon, Sebzeler, Tropikal Tarımsal Sanayi ve Soya gibi kurumun diğer birimlerinden araştırmacıların yanı sıra Brezilya Uzay Ajansı (AEB) ve çeşitli üniversiteler ve araştırma kurumlarının da katılımıyla konuyla ilgili çalışmaların ilerlemesini destekledi.

Bugün Uzay Çiftçiliği Brezilya Ağı'nda, aralarında dört uluslararası kurumun da bulunduğu, farklı uzmanlık alanlarına sahip 22 kurumdan 56 araştırmacı yer alıyor.

Uzay Çiftçiliği Brezilya Ağı'nın parçası olan kurumlar

• Brezilya Uzay Ajansı (AEB)
• São Paulo Üniversitesi Tarımda Nükleer Enerji Merkezi (Cena-USP)
• Brezilya Tarım Araştırma Şirketi (Embrapa)
• São Paulo Üniversitesi Luiz de Queiroz Ziraat Fakültesi (Esalq-USP)
• Tarım Enstitüsü (IAC)
• İleri Araştırmalar Enstitüsü (IEAv)
• São Paulo Üniversitesi Yer Bilimleri Enstitüsü (IGc-USP)
• Ulusal Uzay Araştırmaları Enstitüsü (INPE)
• São Paulo Üniversitesi Kimya Enstitüsü (IQ-USP)
• Havacılık Teknolojileri Enstitüsü (ITA)
• Florida Tech Üniversitesi (FIT)
• São José dos Campos Teknolojik Yenilik Parkı (PITSJC)
• Florida Üniversitesi (UFL)
• Newcastle Üniversitesi (NCL)
• ABC Federal Üniversitesi (UFABC)
• Lavras Federal Üniversitesi (Ufla)
• Pelotas Federal Üniversitesi (UFPel)
• Rio Grande do Norte Federal Üniversitesi (UFRN)
• São Carlos Federal Üniversitesi (UFSCar)
• Santa Maria Federal Üniversitesi (UFSM)
• Vicosa Federal Üniversitesi (UFV)
• Winston Salem Eyalet Üniversitesi (WSSU)

14 Nisan'da zincir, Blue Origin'in NS-31 görevinde nohut ve tatlı patatesleri uzaya göndererek eşi benzeri görülmemiş bir dönüm noktasına ulaştı - aynı görev, şarkıcı Katy Perry'yi Dünya atmosferinin ötesine götüren görevdi. Ticari havacılık şirketi, aynı zamanda Amazon'un kurucusu ve CEO'su olan Amerikalı milyarder Jeff Bezos'a ait.

Yaklaşık beş dakika boyunca yiyecekler, uzay mahsullerinin gelişimi için parametreler sağlayabilecek mikro yerçekimi ortamına maruz bırakıldı.

Örnekler şu anda Amerika Birleşik Devletleri'nde bulunuyor ve tohumların ve bitkilerin Brezilya'ya geri gönderileceği belgeleniyor. Geri döndüklerinde, yörünge altı uçuşa maruz kalmanın neden olduğu etkileri anlamak için genetik analize tabi tutulacaklar.

Türler besin değeri ve uyum sağlama yeteneklerine göre seçildi

İlk Brezilya deneyleri için nohut ve tatlı patates türlerinin seçimi rastgele değildi. Baklagillerin protein açısından zengin, yumruların ise düşük glisemik karbonhidratlar açısından zengin olmasının yanı sıra, her ikisi de yiyecek hazırlamada çok yönlüdür, az atık üretir, hızlı büyür ve kullanımı kolaydır.

Nohutlar humustan burgerlere kadar çeşitli yemekler hazırlamak için kullanılabilir ve stresli durumlarda faydalı olan serotonin öncüsü triptofan açısından zengindir. Çalışmalarda kullanılan çeşit, Embrapa'nın kendisi tarafından geliştirilen bir çeşit olan BRS Aleppo'dur.

Tatlı patateste, ülkedeki en yaygın çeşitlerden on kat daha fazla beta-karoten içeren Beauregard çeşitleri kullanılırken, hızlandırılmış büyüme, adaptasyon kabiliyeti, yüksek besin değeri ve basit yönetimiyle geliştirilen Covington çeşidi kullanıldı.

Baklagiller antioksidanlar açısından zengindir, bu insan sağlığı ve bitkinin kendisi için bir avantajdır, çünkü uzayda bulunan iyonlaştırıcı radyasyona karşı daha dayanıklı hale getirir. Ayrıca lif ve protein açısından zengin olan yaprakları da tüketilebilir, bu da atık üretimini azaltır.

Araştırmanın ilk aşaması Dünya'daki simülasyondur

Brezilya araştırmalarının ilk aşaması, Dünya üzerinde simülasyon olup, materyalin hazırlanmasını, hem bitki türlerini hem de korumalı bir ortamda yetiştirme koşullarını, aydınlatma sistemlerini ve hızlandırılmış bitki büyümesini içeriyor.

Bu aşama tamamlandıktan sonra, görev Ay'a dönene ve daha sonra Mars'a ulaşana, kalıcı üsler kurana ve gök cisimlerine ekime başlayana kadar ürünü adapte etmek için Dünya yörüngesi koşullarında test etmeye geçmek amaçlanıyor.

"O zamana kadar ayarlamalar yapmaya devam edeceğiz, bu da ancak bir sonraki nesilde gerçekleşmeli," diyor Alessandra. "Artemis Programı'nın hala emekleme aşamasında olduğunu her zaman söyleriz. Çok uzun vadeli bir proje olduğunu biliyoruz, ancak herhangi bir büyük teknolojinin geliştirilmesinde olduğu gibi bir noktada başlamamız gerekiyor."

Uzay çiftçiliğinin zorlukları arasında iyonlaştırıcı radyasyon ve toprak, yer çekimi ve atmosferin olmaması yer alıyor

Uzay Çiftçiliği Brezilya ağının koordinatörü, orta vadede çalışmalara dahil edilecek başka aday türlerin olduğunu ancak şu anda odak noktasının model bitkiler olduğunu açıklıyor. Uzay çiftçiliği projesiyle iş birliği yapan diğer ülkeler, İngiliz patatesi, marul, domates ve diğer yiyecekleri içeren çeşitlerle çalışıyor.

İleride, araştırmanın, gıda amaçlı olmayan, ancak insan yaşamının Dünya dışında sürdürülmesi için gerekli olan lif, biyoplastik, biyokütle, ilaç ve diğer türevlerin üretimi için kullanılan sebzeleri de kapsaması gerekiyor.

Alessandra, "Her zaman bitki yetiştirmek için en uç koşulların Dünya dışında olduğunu söyleriz," diye açıklıyor. Zorluklar arasında mikro yerçekimi, kozmik iyonlaştırıcı radyasyon ve toprak ve atmosferin yokluğu yer alıyor.

Piracicaba'daki São Paulo Üniversitesi'ndeki (USP) Luiz de Queiroz Tarım Koleji (Esalq) tarafından özel ekipman ve CubeSat'lar (minyatür uydular) kullanılarak yapılan testler, bitkilerin farklı yerçekimi koşulları altında önemli stres yaşadığını ve üretimi tehlikeye attığını gösteriyor. Bu ortamları Dünya'da simüle ederek, gelecekteki uzay istasyonlarında tarımı uygulanabilir hale getirmenin yollarını tahmin etmek mümkün.

Kozmik iyonlaştırıcı radyasyon, mahsullerin tıpkı astronotlarınki gibi, dalgaları emebilen malzemelerden yapılmış muhafazalarla korunmasını gerektirir.

Alessandra, "Regolit adı verilen Ay'ın toprağı bizimkinden tamamen farklıdır, alüminyum ve demir açısından zengindir ve bitki beslenmesi için önemli olan elementler açısından son derece fakirdir," diye açıklıyor. "Bu nedenle, başlangıçta, farklı gök cisimlerinin yüzey koşullarını kullanarak ekimi uyarlayabilene kadar, toprağa bağlı olmayan aeroponik ve hidroponik gibi teknikleri kullanabiliriz."

Brezilya'daki araştırma, Ay ve Mars'taki toprağı taklit eden bileşikleri kullanıyor

Araştırmacı, Brezilya'da Ay ve Mars toprağını taklit eden bileşiklerde bitki gelişimi üzerinde çalışan devam eden bir araştırmanın olduğunu söylüyor.

Ay ve Mars'ta üs kurmanın bir diğer gerekli koşulu da, Uluslararası Uzay İstasyonu'nda halihazırda bulunan, Dünya'nınkine benzer bileşimde yapay atmosferlerin oluşturulmasıdır.

“Bitkinin kapalı bir ortamda büyümesinin yanı sıra, mahsulün tamamen kendi kendine sürdürülebilir olması gerekir. Yani mahsul yeni tohumlar üretmeli, su arıtılmalı, atık gübre olarak sisteme geri dönmeli ve karbondioksitin oksijenle değişimi kayıpsız gerçekleşmelidir, örneğin.”

Uzay çiftçiliği aynı zamanda Dünya'daki üretimi de geliştirmeyi amaçlıyor

Dünya dışında tarımın yaratılmasını sağlamanın yanı sıra, özellikle iklimin geleceğine ilişkin belirsizlikler göz önünde bulundurulduğunda, araştırmalar Dünya üzerinde tarımı da desteklemelidir.

Sözde yan ürünler veya uzay araştırmalarından geliştirilen günlük hayatımızda kullanılan teknolojiler yeni bir şey değil. Cep telefonu kameraları, uydu navigasyon sistemleri (GPS), taşınabilir elektrikli süpürgeler, çizilmeye dayanıklı lensler, hava filtreleri, kablosuz kulaklıklar, yapay protezler ve hatta koşu ayakkabıları ve yastıklarda kullanılan malzemeler bile NASA tarafından uzay görevleri için yürütülen çalışmalardan türetilmiştir.

Tarımda, suyu tekrar kullanan, enerji tüketimini en aza indiren ve toprak kullanımını ortadan kaldıran dikey çiftlikler de Kuzey Amerika Uzay Ajansı'nın araştırmalarının bir sonucu.

Bu bağlamda Brezilya'da yürütülen uzay tarımı araştırmalarının, yeni nohut, tatlı patates ve diğer türlerin yaratılmasıyla da sonuçlanması bekleniyor.

Alessandra, "Bunlar su kullanımı açısından daha verimli, daha üretken, daha uyumlu ve diğer üstün özelliklere sahip olan ve sonunda piyasaya sürülecek ve Brezilyalı üreticiler tarafından kullanılabilecek çeşitler olacak" diyor.

Önleyici yetiştirme, daha zorlu koşullara dayanıklı bitkileri seçebilir

Araştırmacı, iklim değişikliğinin getirdiği zorluklar karşısında, yeni çeşitlerin yanı sıra Dünya'daki tarıma fayda sağlayabilecek teknolojilerin geliştirilmesinin beklendiğini söylüyor.

Örneğin, kendi kendini sürdürebilen bir sistem, uzay tarımının yarattığı teknikleri kullanarak çölleşme sorunu yaşayan bölgelerdeki nüfusa gıda güvenliğini garanti altına alabilir.

Bir diğer araştırma hattı ise sözde önleyici yetiştirmeyi içeriyor. "Artık 10 veya 20 yıl sonrasına ait öngörülen sıcaklıklara daha dayanıklı bitkileri seçebiliyoruz ve bu gerçekleştiğinde kullanıma hazır materyalimiz olacak."