NASAは宇宙農場に関する大きな計画を立てている

宇宙で庭を育てるのは簡単ではありませんが、宇宙飛行士にとって、園芸の才能は単なる才能ではなく、ほぼ必須条件です。

国際宇宙ステーションでの植物栽培には、短いながらも活発な歴史がある。宇宙飛行士が地球からの長期的な独立に向かうにつれ、軌道上で自らの栄養ニーズを満たすことがさらに重要になっている。

「今日宇宙ステーションで行われている小規模プロジェクトは、作物の成長と生育に関する基礎研究に重点を置いています」とNASAは電子メールによる声明で述べている。「これらは、将来宇宙飛行士に同行する完全に機能する運用可能な作物生産システムの開発への足がかりとなるものです。」

しかし、現在行われている大規模な宇宙農作物生産の取り組みは、費用と物流面での課題や技術ギャップに直面している。金曜日に「Frontiers in Astronomy and Space Sciences」誌に発表された新しい論文は、こうした障壁のいくつかを回避するために、自動化、ロボット工学、さらには機械学習の新たな進歩が必要であると主張している。

あらかじめ包装された食品は時間の経過とともに劣化し、地球から月や火星の居住地への資源の配達には時間がかかりすぎる可能性があるため、リアルタイムで飛行乗務員の健康維持にリソースを投資する方が現実的です。

「食料や酸素など、人が生きていくために必要なあらゆるものを絶えず供給するのは、非常に費用がかかり、非常に困難です」と、この研究には関わっていないウィスコンシン大学マディソン校の植物学教授サイモン・ギルロイ氏は言う。宇宙は生物が存在するには「奇妙な」場所であり、それが植物と人類の進化の記録を研究する絶好の機会である理由の1つだとギルロイ氏は言う。

しかし、NASA が宇宙植物学、つまり植物が宇宙環境とどのように相互作用するかを研究することに深い関心を寄せているのは、ある程度、海賊の歴史から得た教訓によるところもある。何世紀も前、冒険心のある探検家たちが海を越えて長距離を航海していたとき、壊血病、つまり深刻なビタミン C 欠乏で亡くなった人が多かった。

オレンジに自然に含まれるこの重要なビタミンは、健康維持に欠かせない栄養素です。現代の宇宙人は、苦労して手に入れたレタスを育てる代わりに、毎日ビタミンを摂取することができますが、植物は栄養面だけでなく、強力な心理的効果ももたらします。

Frontiers の記事では、ハイパースペクトル イメージングと呼ばれる技術 (赤、緑、青の光だけでなく、電磁スペクトル全体から大量の情報をキャプチャして処理できる方法) を使用することで、科学者は正確な植物の健康状態監視システムを開発できるとも述べています。このシステムは、植物の健康状態を自律的に監視することで食品の安全性を確保するためのデータを収集するほか、植物の病気、干ばつ、微生物感染の早期発見を宇宙飛行士に警告します。

このシステムのプロトタイプはすでにケネディ宇宙センターで開発中であり、宇宙飛行士が植物のストレス要因を判断する際に参照できる植物画像のデータベースを作成するためにも使用されています。

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NASA は将来、こうしたシステムや類似のシステムが、ISS や、NASA のアルテミス宇宙計画の一環として月を周回する前哨基地であるゲートウェイで使用できる AI アルゴリズムのトレーニングに利用されることを期待している。しかし NASA によると、「火星に送る乗組員が旅に同行する健康的で完全に機能する食料システムを備えていると確信できるようになるまでには、さらに作業を行う必要がある」という。

NASA は米国農務省 (USDA) と共同で、マイクログリーン (小型で栄養価が高く、乗組員の長期の関与なしに簡単に栽培して食べることができる植物) の使用についても現在調査中です。宇宙飛行士が微小重力が植物に与える影響を研究するために使用する ISS の菜園、野菜生産システム (Veggie) など、数多くの宇宙作物研究プロジェクトも進行中です。

もう 1 つの Advanced Plant Habitat (APH) は、植物作物の収穫とリアルタイム研究を行うために使用される、完全に自動化された栽培室です。これらのプロジェクトや同様のプロジェクトにより、NASA は宇宙作物の研究とソリューションの先駆者となりました。

最新の例の 1 つは、ケネディ宇宙センターで製造中のプロトタイプの作物生産装置である Ohalo III です。この装置は、新しい植物栽培技術のテスト プラットフォームとして機能し、給水に関する高度な概念をテストします。この装置では、宇宙飛行士がさまざまな「サラダ タイプの作物」を摘んで食べることもできます。科学者は、これにより「メニュー疲れ」が軽減されることを期待しています。

2019年に始まったオハロIIIプロジェクトは、最終的には火星輸送車両に搭載され、初期の月面および火星表面生産システムの誘導に役立つ予定だ。

とはいえ、人類が大規模な宇宙農作物の実現を目にするのはまだ何年も先のことだとギルロイ氏は言う。しかし、今後数十年にわたる宇宙農作物プロジェクトは、将来の世代が繁栄するための基礎を築くことになる。

「私たちはまだ、解決策を見つけるための進歩を遂げている、発見と試行錯誤の段階にあります」とギルロイ氏は言う。「私たちは、何が起こっているのかを知るために船に乗り込み、海を渡っている探検家のような存在です。」