宇宙植物に水をやるのは難しいが、NASAには計画がある

宇宙飛行士は植物が大好きだ。殺風景で機械的な国際宇宙ステーションでは、宇宙飛行士たちは少しでも緑が欲しいと切望しており、喜んで自由時間を船内の植物実験に捧げる。しかし、新しいテラリウムがあれば、少なくとも正常に機能し始めれば、義務的にガーデニングに費やす時間はほとんどなくなる。

NASAの科学者たちは、2017年からテックショット社やタッパーウェア社と協力し、宇宙で緑を育てるのに最適な容器の開発に取り組んできた。その結果生まれたのが、受動軌道栄養供給システム（PONDS）と呼ばれる、メンテナンスの手間がかからないミニ苗床だ。

各 PONDS はプラスチックの箱です。中には、野球場の小道にあるようなオレンジ色の粘土の沈殿物、肥料、および 2 つの種子が入った小さな鉢があります。外側の容器には水が入っています。人間の介入なしに、根が最終的にメインの容器から水に伸びるというアイデアです。

NASA は、ISS の乗組員から #plantshelfies を取り上げようとしているわけではない。しかし、宇宙飛行士の時間は貴重だと、ISS のハードウェアの多くを製造している研究開発会社 Techshot の打ち上げオペレーション ディレクター、デビッド リード氏は言う。宇宙実験では、彼らの過密なスケジュールが大きな制約となるため、宇宙飛行士が植物のメンテナンスに費やす時間が少なければ少ないほど良いのだ。

2組のPONDSが宇宙に旅立った。1組目は2018年4月、もう1組は今月初めだ。しかし、計画通りには機能していない。最新の実験では、種子は発芽したが、おそらく水不足のため、成長が遅れた。「乾燥してしまいました」と国際宇宙ステーション研究室の主任科学者ハワード・レバイン氏は言う。「少しイライラしましたが、多くのことが分かりました」

宇宙では、地球上とまったく同じように機能するものは何もありません。観葉植物を想像してください。通常、それは排水穴の付いた何らかの鉢に入れられています。植物は容器内の土の中にあります。植物の世話人が水を加えると、水は根に染み込み、余分な水は鉢の底の穴から流れ出ます。宇宙では、この概念は完全に崩壊します。野心的な植物学者は、宇宙科学者が最良の廃水処理システム、燃料タンク、さらにはコーヒーカップの設計方法に直面したときに直面したのと同じ問題にぶつかります。容器の中に留まるものは何もありません。科学者がすべての適切な部品を一緒に保持する方法を見つけたとしても、プランターの水は下に流れず、継続的に飽和状態になります。これはほとんどの植物にとって好ましくありません。

NASA の科学者たちは長年、さまざまな戦略でこれらの問題を解決してきました。最近では、「枕」を使用しています。これは、ISS の乗組員が 3 日ごとに水をやる粘土、肥料、種子の入った袋です。枕ではロメインレタスなどの葉野菜がよく育ちます。これは、レタスのような栄養素が不足している宇宙飛行士にとっては朗報です。しかし、枕にはトマトやピーマンなどの実のなる植物を育てるのに十分な水が入りません。これが PONDS のきっかけです。

ハワード・レバインとNASAのチームは、家庭用品店で手に入るあらゆる材料を使ってプロトタイプを開発した。テックショットは、モデルをさらに開発し、タッパーウェアにアイデアを提案するために参加した。タッパーウェアの研究および製品革新担当副社長、デビッド・クスマは、「食品包装のエンジニアは、有毒なプラスチックを浸出させない安全なプラスチック技術の専門知識を持ち、さまざまな用途に合わせてそれらの材料を成形する方法を理解しています」と語る。チームは、知識を共有しながらも、ポートランド州立大学の無重力にこだわる材料エンジニア、マーク・ワイスロゲルや、ケネディ宇宙センターの他の植物生物学者など、外部のコンサルタントに頼った。

PONDS の将来は、植物を生き生きと成長させるのにちょうどよい量の水を見つけられるかどうかにかかっています。これまでのところ、実験中の植物は水に浸かって干上がってしまったため、今後の成功は、ちょうどよいバランスを見つけられるかどうかにかかっています。すべてがうまくいけば、チームは来年には PONDS 3.0 を ISS でのトマト実験に使用できる状態になるとリード氏は予測しています。最終的には、自律的に動作し、同時にさまざまな食用植物に水を供給できる大型タンクを構想しています。この技術が完成すれば、より長い宇宙ミッションが可能になり、火星への旅の重要なステップとなります。