ISS에서 진행된 NASA의 밀 테스트는 73일 동안 진행되었습니다. 식물은 지구보다 10% 더 크게 자랐으며 미세중력으로 인해 식물의 잎, 세포 및 엽록체도 바뀌었습니다.
NASA의 연구에 따라 우주에서 식물을 재배하는 방법은 무중력이 잎 구조부터 광합성을 촉진하는 세포 해부학까지의 발달에 어떻게 영향을 미치는지 조사했습니다. NASA의 Station Science 101에 따르면, 연구자들은 식물이 궤도를 선회하는 실험실의 조건에 어떻게 반응하는지 확인하기 위해 다양한 작물과 재배 시스템을 조사했습니다. PESTO로 알려진 국제 우주 정거장(ISS)에서 진행된 조사에 따르면 우주에서 자란 밀 식물은 지구에 있는 밀 식물보다 10% 더 큰 것으로 나타났습니다. 이번 발견은 장기간의 우주 임무 중에 작물을 재배할 수 있는지 여부를 이해하기 위한 NASA의 광범위한 계획의 일부입니다. 승무원은 달이나 화성으로 여행할 수 있으며, 이를 위해서는 지구에서 몇 주, 몇 달 또는 몇 년 동안 지속될 수 있는 체류 기간 동안 자급자족할 수 있는 식량 생산이 필요합니다.밀 성장은 식물 높이 이상의 변화를 나타냅니다.광합성 실험 시스템 테스트 및 운영의 약어인 PESTO는 2001년부터 2002년 사이에 ISS에서 4차 탐사 중에 수행되었습니다. Triticum aestivum 재배종 USU Apogee로 식별된 밀은 기지의 바이오매스 생산 시스템(BPS) 식물 성장 챔버 내에서 재배되었습니다.연구자들은 밀 성장의 요인 중 하나로 중력을 조사했습니다. 지구에서는 중력이 식물이 자라는 데 자연스러운 방향 신호를 제공했지만, 우주 환경의 무중력 환경에서는 해당 방향 참조가 손실되었습니다. 이를 통해 연구자들은 식물 구조가 미세 중력 하에서 어떻게 반응하고 발달하는지 조사할 수 있는 기회를 얻었습니다.미세 중력은 식물의 잎 발달과 세포 구성을 변화시켰지만, 식물 전체는 해를 입지 않았습니다. 게다가 무중력 상태에서는 식물의 엽록체도 변했습니다. 이는 광합성이 일어나는 세포 구조이며 식물이 빛 에너지를 화학 에너지로 변환할 수 있게 해줍니다.높이 비교만으로는 작물 수확량을 결정하기에 충분하지 않았으며 신중한 해석이 필요했습니다. 우주에서 재배된 밀은 비교에 사용된 지구 기반 식물보다 10% 더 컸지만 작물의 영양가가 더 높은지, 더 많은 식량을 생산하는지 검증하기에는 충분하지 않았습니다. 묘목 성장 조사라고 불리는 선박에서의 또 다른 조사에서는 묘목이 스트레스와 관련된 특정 유전자의 발현을 변경하여 공간 조건에 적응할 수 있음을 발견했습니다. 별도의 조사인 식물 중력 감지(Plant Gravity Sensing)에서는 식물이 중력을 감지하는 데 도움이 되는 식물 세포 내 칼슘 수준의 변화를 조사했습니다.
채소 시설에서 자라는 식물의 이미지입니다. (이미지 출처: 위키미디어 공용)
식물 성장 시스템은 우주 비행의 실질적인 과제를 해결했습니다.NASA는 ISS의 전용 시설을 사용하여 승무원 시간, 물 공급 및 장비가 뒷받침되는 환경에서 식물을 재배하는 방법에 대한 솔루션을 제시합니다. Veggie로 알려진 야채 생산 시스템은 6개의 식물을 수용할 수 있는 저전력 재배실로, 작물 실험을 위한 조정 가능한 조명과 영양분 공급 장치를 포함합니다.수동 궤도 영양 공급 시스템(Veggie PONDS)은 작은 물 저장소가 있는 홀더를 사용하여 또 다른 배열을 제공합니다. 이러한 시스템을 통해 연구자들은 기존의 물주기가 지구에서의 물주기와 다르게 행동하는 환경에서 뿌리에 수분을 전달하는 방법을 테스트할 수 있습니다. 그 과정에서 또 다른 문제가 확인되었습니다. 식물에는 물뿐만 아니라 뿌리 주변의 공기도 필요하며 물 관리는 계속해서 기술적 과제였습니다. NASA의 식물 물 관리 조사에서는 두 가지 모두를 공급할 수 있는 수경법을 테스트한 반면, XROOTS 연구에서는 다른 시설과 마찬가지로 육상 토양 없이 식물을 재배하기 위한 수경법 및 수기경법 접근 방식을 조사했습니다.첨단 식물 서식지는 통제된 식물 연구를 위한 별도의 시설을 제공했습니다. 밀폐된 재배실 내에는 빨간색, 파란색, 녹색 및 넓은 스펙트럼의 흰색 LED 조명이 사용되었습니다. 시스템에 180개 이상의 센서가 설치되어 있어 연구원들은 식물 주변의 온도, 산소 함량, 수분 등의 상태를 모니터링했습니다. 더욱이 이 시스템은 운영을 관리하는 NASA의 케네디 우주 센터 연구원들에게 정보를 전달하여 우주비행사가 담당하는 일상적인 주의를 줄일 수 있습니다.그러나 NASA의 식물 실험은 여기서 끝나지 않습니다. 그들은 또한 밀 너머로 연구를 확장했습니다. Veg-04A 및 Veg-04B 조사에서는 Mizuna 머스타드를 재배했으며 Veg-05에서는 다양한 조명 조건에서 토마토를 조사했습니다. 연구자들은 작물 수확량, 영양 구성, 미생물 수준을 지구에서 자라는 식물의 수준과 비교했습니다. Plant Habitat-04는 식물-미생물 상호 작용을 조사하고 우주에서 재배한 고추의 맛과 질감을 평가했습니다.
