De mens reist al 55 jaar naar de ruimte. Maar nog altijd wordt al het eten en drinken dat astro­nauten nodig hebben per raket bezorgd. Of de ruimte­missie nu een aantal dagen, een paar weken of zes maanden duurt: alle voedsel is op aarde bereid, ingeblikt of gedroogd en per vrachtschip naar het internationaal ruimtestation (ISS) vervoerd. Met elke bevoorradingsmissie krijgt de bemanning wat verse groenten en fruit, zoals wortelen, appels en sinaasappels, maar die bescheiden hoeveelheid is snel op.

De wens om het universum verder te verkennen en langere ruimtereizen te maken, noodzaakt ruimteorganisaties methoden te ontwikkelen waarmee astronauten in hun eigen voedsel kunnen voorzien. Niet alleen omdat de hoeveelheid etenswaren die ze mee moeten nemen anders te groot wordt. Ook de grote afstand waarover het vervoerd moet worden, zou ervoor zorgen dat de bevoorradingskosten de pan uit rijzen.

Bewateren

De afgelopen decennia hebben de Russen in hun ruimtestation MIR en de Amerikanen in hun spaceshuttles al pogingen gedaan om planten te kweken onder gewichtloze omstandigheden. Met wisselend succes. Tuinieren in de ruimte blijkt een stuk lastiger dan op aarde.

Neem de grond waarin de zaadjes moeten ontkiemen en groeien. Hoe zorg je ervoor dat de aarde niet het hele station door gaat zweven?

De bewatering is een tweede probleem. Op aarde volstaat een gieter of een tuinslang wanneer er niet voldoende regenwater valt. In de ruimte kost het heel wat hoofdbrekens om vocht in de grond te krijgen. Zou een astronaut zijn moestuintje begieten, dan blijven de waterbolletjes in de lucht zweven en bereiken ze nooit de wortels.

Planten hebben bij gewichtloosheid bovendien moeite om te bepalen wat ‘boven’ en ‘onder’ is. In de ruimte is dat onderscheid er feitelijk ook niet. Maar als planten geen idee van boven- en onderkant hebben, vormen ze geen gezonde wortels en scheuten.

Sla

De Amerikanen hebben daarom de afgelopen jaren een slim sys­teem ontwikkeld dat deze problemen aanpakt. Het kreeg de toepasselijke naam Veggie. Astronauten hebben het systeem de afgelopen tijd aan boord van het ISS in de praktijk getest én genieten nu van zelfgekweekte sla.

Om te voorkomen dat de grond wegzweeft, groeien de Veggie-planten in kussens: zakjes met aarde en kunstmest. „Katoenen lonten die in de zakjes zijn gestoken, zuigen water op en voorzien de grond zo van vocht”, legt Trent Smith uit, Veggie-projectmanager op het Kennedy Space Center in Florida (VS). In de praktijk bleek dit mechanisme niet optimaal te werken, dus de ontwerpers zullen hier nog wat aan moeten sleutelen.

De lonten hebben een tweeledig doel, vult collega-onderzoeker Gioia Massa aan. „We plakken de zaden op de lonten, waarbij we er goed op letten dat ze zo gepositioneerd zijn dat de wortels ‘naar beneden’ groeien, de grond in, en de scheuten de zak uit komen.”

Wanneer de scheuten uit het kussen tevoorschijn komen, worden ze van bovenaf beschenen door ledlampjes. Zo blijven ze omhooggroeien. De wanden van doorzichtig plastic kunnen als een harmonica uitrekken, zodat de astronauten de hoogte van de kweekkamer kunnen aanpassen aan de grootte van de planten.

In de kweekopstelling beschijnen rode en blauwe leds de kiemen van de Veggie-planten. Het bladgroen is bij deze kleuren het meest actief en de planten groeien dus het hardst. Dat groene verlichting ontbreekt, is een kwestie van energiebesparing.

Laboratorium

Er is echter één nadeel: bij paarsroze licht ziet sla er grijs en onsmakelijk uit. Veggie heeft daarom wel groene leds. Wanneer de astronauten die aandoen, veranderen de grijze scheuten op slag in smakelijk ogende slablaadjes.

De ruimtevaarders hebben overigens wel geduld moeten oefenen voor ze hun tanden in hun zelf­gekweekte groente mochten zetten. De vluchtleiding en de ontwikkelaars van Veggie wilden zeker weten dat het ongevaarlijk was om de sla te eten. De eerste geweekte portie moest daarom worden geoogst, ingevroren en teruggestuurd naar de aarde voor analyse. Pas toen laboratoriumtests bevestigden dat er geen schadelijke bacteriën op de blaadjes zaten, kregen astronauten groen licht om de tweede portie te kweken en deze op te eten.

Na de sla gebruikten de astronauten het Veggiesysteem om bloemen te kweken: ”zinnia’s”. Ook dat bleek een succes. Niet alleen vond de bemanning het leuk om een tuintje te verzorgen. Ze genoot ervan om iets levends en kleurrijks aan boord te hebben; een welkome afwisseling op alle kunstmatige materialen en appa­ratuur in het ISS.

Toch had de vluchtleiding met de bloemen wel degelijk ook een serieus doel voor ogen. Willen ruimtevaarders tomaten en vruchten kweken, dan moet de bloem goed tot ontwikkeling komen. De initiatiefnemers van Veggie waren dus zeer benieuwd hoe de zinnia’s in het ruimtestation eruit zouden zien.

Ondertussen zijn plannen voor de volgende Veggie-experimenten in volle gang, zoals het kweken van Chinese kool.

Algen

Europese onderzoeksgroepen werken, samen met de Europese ruimtevaartorganisatie ESA, ook aan technieken die astronauten van voedsel moeten voorzien. Een team in Barcelona kijkt bijvoorbeeld of algen zuurstof kunnen leveren. De astronauten hebben ze voor die studie gemakshalve vervangen door ratten. Het idee is simpel: het koolzuurgas (CO2) dat de ratten uitademen, gebruiken de algen voor hun ‘ademhaling’ en daarbij produceren ze zuurstof.

Het lastigste punt voor de onder­zoekers is om de zuurstofproductie nauwkeurig af te stemmen op de hoeveelheid die de ratten –of de astronauten– verbruiken. Sporten ze, dan hebben ze meer zuurstof nodig dan wanneer ze stilzitten.

Algen hebben licht nodig voor de omzetting van kooldioxide in glucose en zuurstof. De onderzoekers regelen de zuurstofproductie door het licht in de bioreactor feller te laten schijnen of juist te dimmen, al naar gelang de hoeveelheid die de dieren nodig hebben.

De Spaanse wetenschappers proberen ook manieren te vinden om het vaste en het vloeibare ‘afval’ dat plant en dier produceren te hergebruiken. Op lange ruimte­reizen is het immers cruciaal om zo min mogelijk afval te produceren en zo veel mogelijk te recyclen.

Snelgroeiend

In het Duitse Bremen werken onderzoekers aan een nog futuristischer klinkend project: een satelliet waarin tomaten moeten groeien. Deze Eucropis-sonde moet volgend jaar zomer worden gelanceerd.

De zaden worden langs de buitenwand geplant. De satelliet draait ondertussen om zijn as om ‘zwaartekracht’ op te wekken. Dat geeft de ontkiemende planten ‘gevoel’ voor wat boven en onder is, en dus welke kant de wortels en de scheuten op moeten groeien. „De draaiing van de satelliet kan variëren. Zo willen we de hoeveelheid zwaartekracht op de maan en op Mars simuleren”, legt Hartmut Müller uit, project­manager compacte satellieten bij het Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR).

Naast tomaat staan andere gemakkelijk te kweken groenten op het programma van de Duitse onderzoeksgroep, zoals paprika en komkommer. Meest van het kleine, snelgroeiende type. Met wat zelfgekweekte sla zullen ze vast goed smaken.

digibron.nl/marstuin

Oogst blijft het rijkst op aarde

Op de maan en Mars is niet zozeer het gebrek aan zwaartekracht een probleem – die kracht is minder sterk dan op aarde, maar ruim voldoende om wortels en scheuten de juiste kant op te laten groeien.

De samenstelling van de buitenaardse bodem kon tuinieren weleens lastig maken, ontdekte de Wageningse onderzoeker Wieger Wamelink. Sinds 2013 kweekt zijn vakgroep gewassen op ‘maanzand’ en ‘Marsgrond’ die hij bestelde bij de Amerikaanse ruimte­vaartorganisatie NASA.

Het is geen grond die echt van de maan en Mars komt – dat zou veel te kostbaar zijn. De NASA heeft de samenstelling nagemaakt.

In eerste instantie maakte Wamelink zich zorgen over de zware metalen in de maan- en Marsmonsters, zoals koper, lood, kwik, nikkel en cadmium. Als de plant ze opneemt, kunnen astronauten de groenten en vruchten niet veilig eten.

Inmiddels is duidelijk dat dit probleem nauwelijks speelt. Ook al ligt de opbrengst vaak lager dan op aardse grond, eind augustus kon Wamelink wel een diner organiseren met op ‘Marsgrond’ gekweekte groente: aardappelen, erwten, wortels, tomaat, tuinkers, radijs en rogge. De grond was trouwens wel aangevuld met compost om de planten te voorzien van de broodnodige stikstof.