الروبوتات الزراعية وحبوب النكهة والبيرة الخالية من الجاذبية: داخل مهمة زراعة الغذاء في الفضاء | الطعام والشراب الأسترالي

تثلاثة روبوتات تزرع الخضروات على سطح جناح الطلاب بجامعة ملبورن. بينما أشاهد، هناك ذراع ميكانيكية، تحوم فوق المحصول مثل آلة مخلب في أرض المعارض، وتقوم برش جرعة محسوبة بعناية من الماء على النباتات.

تبدو الخضراوات نفسها أرضية إلى حد ما – الخس والريحان والكزبرة والكرنب الذي يأكله العث – لكنها في الواقع نماذج أولية لمهمة بحثية رائدة لزراعة أغذية طازجة في الفضاء الخارجي.

ينحني رئيس المشروع، البروفيسور سيجفريدو فوينتيس، ويلتقط يرقة صغيرة من ورقة الكرنب. “لقد واجهنا وباءً حقيقيًا من عث الملفوف في الأسبوع الماضي، لكن لا بأس؛ “اللفت موجود هنا فقط لإلهائهم عن الخضروات الأخرى.”

يعد البروفيسور فوينتيس جزءًا من مركز التميز التابع لمجلس البحوث الأسترالي في مجال النباتات من أجل الفضاء – وهو عبارة عن تعاون مدته سبع سنوات بين خمس جامعات أسترالية – والذي دخل في شراكة مع 38 منظمة، بما في ذلك وكالة ناسا، لفك قواعد “الأطعمة الفضائية” الطازجة والمغذية. “. هذا هو الطعام الذي لا يتم تثبيته حرارياً (حيث تستخدم الحرارة لتدمير الكائنات الحية الضارة)، أو يتم تشعيعه أو تقديمه في عبوات مجففة بالتجميد. “لقد رأيت الماتريكس، أليس كذلك؟” يقول فوينتيس. “العصيدة التي يأكلونها على متن السفينة؟ هذا هو نوع ما نتعامل معه هناك.

قد تكون العصيدة الفضائية مناسبة للرحلات القصيرة، ولكن مع تخطيط ناسا لإرسال بعثات مأهولة إلى القمر والمريخ في العقدين المقبلين، يقع على عاتق العلماء إيجاد حل أفضل. وبعبارة أخرى، زراعة الغذاء في الفضاء. من المحتمل إلى أجل غير مسمى.

“عليك أن تفكر فيما يتعلق بالوقت والوزن. المريخ رحلة ذهابًا وإيابًا مدتها ثلاث سنوات. يتم تخصيص حوالي 850 كجم لكل رائد فضاء على متن المركبة الفضائية، وهذا يشمل جميع المواد الغذائية والعتاد وكل شيء! يقول فوينتيس. “نحن بحاجة إلى إيجاد طريقة لجعل الطعام ليس فقط أكثر صحة وألذ، ولكن أيضًا قابل لإعادة التدوير وأكثر استدامة.”

تنشأ المشاكل أيضًا عندما يضطر الأشخاص إلى تناول نفس الشيء، حتى لو كان هناك دورة صغيرة من الأشياء المماثلة، مرارًا وتكرارًا. تشير الدراسات إلى أن التنوع الغذائي مهم جدًا لرواد الفضاء. يمكن أن يؤدي إرهاق القائمة، خاصة عندما تعيش في صندوق معدني يطفو في الظلام الوجودي، إلى فقدان الشهية وتقلص كتلة الجسم ونقص التغذية ومشاكل أخرى.

لحل هذا اللغز، يستخدم فريق جامعة ملبورن – الذي يضم الدكتورة كلوديا جونزاليس فيجو والدكتور نير ليبوفيتزكي – آلات زراعية روبوتية مفتوحة المصدر تسمى فارمبوت، ومجموعة من أجهزة الاستشعار الرقمية والذكاء الاصطناعي وتحليل الوجه، لقياس كيفية ينمو الطعام في ظروف معينة، وكيف تؤثر الجاذبية الصغرى على تجربتنا في تناوله.

ويمكن برمجة كل روبوت زراعي لزراعة البذور، ثم ريها بكفاءة، وحصاد المحاصيل، والرش ضد الأمراض، وحتى تسجيل أشياء مثل درجات الحرارة ومعدلات النمو. يتجول ليبوفيتزكي ويسلمني لوحة دوائر دقيقة تبدو باهظة الثمن. أحاول عدم إسقاطه. يقول: “هذا هو أنفنا الإلكتروني”. “يمكنه “شم” مختلف الروائح المنبعثة من النباتات. ومن خلال دمجها مع أجهزة استشعار التربة الموجودة في الروبوتات الزراعية، فإنها تتيح لنا معرفة ما يحتاجه كل نبات بالضبط في أي وقت محدد.

ويضيف فوينتيس: “الفكرة هي جعل كل شيء آليًا للمهام طويلة المدى”. “تخيل ثلاجة ذكية في الفضاء، حيث يتم زراعة كل شيء واستخلاصه من النباتات، حتى أشياء مثل المضادات الحيوية ومسكنات الألم والمواد البلاستيكية. [The e-nose] يمكن أن يستشعر عندما ينخفض ​​المخزون، ثم يبدأ في زراعة المواد الغذائية والمواد تلقائيًا. ولن يحتاج رواد الفضاء إلى أن يكونوا مهندسين زراعيين، إذ تتم تغطية كل شيء باستخدام الذكاء الاصطناعي.

ويبحث الفريق أيضًا في أغذية مطبوعة ثلاثية الأبعاد مصنوعة من مواد عضوية، بالإضافة إلى الكبسلة الدقيقة. “مثل وجبة ويلي ونكا المكونة من ثلاثة أطباق في حلوى، هل تعلم؟” يضحك فوينتيس. “يمكننا الآن إطلاق نكهات مختلفة باستخدام الكبسلة الدقيقة، وستصل كل رائحة أو طعم إلى لسانك في وقت مختلف.”

لا تزال وجبات الحبوب على طريقة ونكا قيد البحث، على الرغم من أن وكالة ناسا كانت على دراية بفوائد الكبسلة الدقيقة لبعض الوقت. من الصعب تحديد متى ستدخل هذه التكنولوجيا إلى المدار.

محطتنا التالية هي إحدى “غرف الغمر” بالجامعة: وهي غرفة نصف دائرية بجدار منحني يمتد بمقدار 180 درجة، يعرض عليها الفريق صورة دوارة قريبة للأرض مأخوذة من مدار منخفض. في وسط الغرفة، المغمور بالضوء الأزرق الجوي، يوجد ما جئت إلى هنا لتجربته: ما يسمى بـ “كرسي الجاذبية الصفرية” المستخدم لمحاكاة أوضاع الجاذبية الصغرى. لقد اتضح أنها أقل تقنية مما كنت أتوقع – قد يكون “الكرسي” وصفًا أكثر دقة.

يقول فوينتيس: “صدق أو لا تصدق، هذه هي أفضل طريقة لمحاكاة تأثيرات الجاذبية الصغرى أثناء وجودك على الأرض”. “وهي تكلف فقط 100 دولار. جيد جدًا للقيلولة.”

يوجهني الكرسي إلى الخلف بمقدار 170 درجة، أي بعد نقطة التوازن مباشرةً، ويمكنني أن أشعر بالسائل الموجود في أذني الداخلية وهو “يتحرك”. كل ما أستطيع رؤيته هو انحناء الأرض، وهي تدور ببطء في الظلام. ثم تم دفع جهاز لوحي بشاشة تعمل باللمس أمام وجهي. هذا هو النصف الثاني من الجهود البحثية لمركز ARC. لقياس التأثير الحسي للطعام في الفضاء، عليك أن تجعل الناس يأكلون الطعام في ظروف شبيهة بالفضاء. اليوم أحاول تجربة مشروع فوينتيس المفضل: بيرة الفضاء.

تقيس الكاميرا الموجودة على الجهاز اللوحي ضغط الدم ومعدل ضربات القلب وتعبيرات الوجه بينما أشرب هاينكن رأسًا على عقب من كوب سيبي خاص بطفل (لا تزال الدفعة الأولى من البيرة المحلية التي يصنعها الفريق تختمر، لذلك نستخدم بديلاً تجاريًا اليوم) تجربة). تتم إدارة الأمر برمته من خلال تطبيق جهاز الاستشعار البيولوجي. أسجل تجربتي على الجهاز اللوحي، منتقيًا من قائمة الرموز التعبيرية التي يبدو أنها تمثل كل شيء بدءًا من الرضا المعتدل وحتى الرعب المدقع.

وسيستخدم الفريق هذه البيانات للمساعدة في بناء نماذج خوارزمية – ما يسمى بالتوائم الرقمية – يمكنها التنبؤ بكيفية تفاعل البشر مع بعض الأطعمة النباتية في الفضاء. ليس فقط مذاقها، ولكن المشاعر والعواطف التي تولدها لدى الأشخاص الذين يأكلونها. ونأمل أن يتم تغذية هذه البيانات لبرنامج Artemis التابع لناسا للقيام بمهام طويلة المدى إلى القمر والمريخ.

من الصعب أن نقول بالضبط متى سنرى ثمار عمل الفريق في الفضاء، إذا جاز التعبير، فالهندسة الزراعية بين النجوم ليست شيئًا تريد التعجيل به، لكن المشروع لديه سبع سنوات لجمع نتائجه واختبار أداء النباتات المختلفة. . ومن المفترض أن يتزامن هذا بشكل جيد مع الجدول الزمني لوكالة ناسا، حيث تتطلع الوكالة الحكومية الأمريكية إلى إرسال بعثات مأهولة إلى المريخ في وقت مبكر من العقد المقبل.

يقول فوينتيس أن الأمر لا يتعلق بالتغذية فقط. “أحد النباتات التي نعمل معها هي الفراولة. يمكن أن تولد رائحتها استجابة عاطفية، وهو أمر مهم جدًا لرواد الفضاء… في الظلام، تكون رائحة الفراولة مثل رائحة المنزل”.