Crediti: Lucie Poulet
I futuri astronauti destinati a missioni di lunga durata come verso Marte, e, chissà, anche più lontano, dovranno essere – quanto più possibile – autosufficienti e questo potrà avvenire solo coltivando piante. Non già per esclusivo esperimento scientifico (come quelli già in corso sulla Stazione spaziale internazionale) ma soprattutto per il loro sostentamento. Tra i maggiori ostacoli delle missioni esplorative di lunga durata nello spazio c’è proprio la necessità di un ecosistema artificiale e autosufficiente che imiti la biosfera terrestre. Un viaggio di andata e ritorno su Marte per un equipaggio di sei astronauti, ad esempio, potrebbe richiedere circa 1000 giorni, e soprattutto più cibo, acqua e ossigeno di quanto i veicoli spaziali attualmente in uso possano portare: il peso sarebbe fortemente limitante. Per questo si rende necessario lo sviluppo di un modulo per le colture che crescano in modo efficiente consentendo all’equipaggio di coltivare cibo in totale autonomia, senza dover aspettare mesi per un rifornimento dalla Terra. Diverse sono le ricerche sull’argomento attualmente al vaglio della comunità scientifica, come quella della Purdue University dove un gruppo di ricercatori ha ipotizzato un metodo alternativo per fornire abbastanza luce e quindi energia ai germogli: dei LED rossi e blu che potrebbero essere utili per coltivazioni all’interno dei moduli spaziali. Pensate a una serra sulla Luna.
Lo studio è stato guidato da Cary Mitchell e da Lucie Poulet, i quali hanno scoperto che le foglie di lattuga crescono se illuminate da un insieme di LED (diodi ad emissione luminosa) per il 95% rossi e per il 5% blu. La tecnica potrebbe essere molto utile, soprattutto visto le ridotte scorte energetiche nello spazio: utilizzando i LED si risparmia circa il 90% di energia rispetto a una tradizionale forma di illuminazione per coltivazioni in serra. Gli esperti, però, suggeriscono che questo nuovo metodo potrebbe tornare utile per sistemi di agricoltura controllata e sistemi agricoli verticali anche sul nostro pianeta. Mitchell ha spiegato: «Sulla Terra tutto è guidato dalla luce del Sole e dalla fotosintesi. Il problema che si pone è come replicare questo fenomeno nello spazio. Se è necessario generare della luce con risorse energetiche limitate, i LED allora sono la scelta migliore».
Finora la sfida principale per la creazione di un modulo per la coltivazione nello spazio è stato il costo energetico delle grandi e pesanti lampade ad alta pressione tradizionali a 600-1000 watt, generalmente utilizzate per simulare la luce del Sole e stimolare la fotosintesi delle piante in ambienti sintetici, come i laboratori o le serre. Oltre al dispendio di energia, il rischio è anche quello di bruciare queste piante se le lampade vengono posizionate troppo vicino (per adesso il limite massimo è circa 120 centimetri) e questo richiede, oltre al resto, anche un sistema di raffreddamento. Quindi altra energia elettrica sprecata. La ricercatrice Poluet ha detto: «Avremmo bisogno di un reattore nucleare per sfamare quattro persone quotidianamente con piante cresciute utilizzando la luce elettrica tradizionale».
Per questo è stato pensato un sistema più efficiente: i LED richiedono 1 watt l’uno e sono molto più piccoli e longevi rispetto alle lampadine che vengono utilizzate abitualmente. Inoltre i LED non mettono calore (anche toccandoli non ci si brucia) e quindi li si può posizionare molto vicini alle piante (anche a soli 4 centimetri di distanza) indirizzando meglio la luce e risparmiando spazio sul modulo senza il rischio di bruciarle e mandare in fumo – è il caso di dirlo! – un raccolto che nello spazio può essere vitale. Il segreto è quello di scegliere la giusta quantità di LED rossi e blu per l’apporto adeguato di luce per la fotosintesi e la crescita delle piante. Il passo successivo sarà quello di capire come e quando aumentare e diminuire la luce a seconda delle varie fasi di crescita, soprattutto per risparmiare energia.
Per saperne di più:
Leggi lo studio su Life Sciences in Space Research: “Significant reduction in energy for plant-growth lighting in space using targeted LED lighting and spectral manipulation”, di Lucie Poulet et al.