Lezioni dallo spazio per un’agricoltura terrestre sostenibile
di Stefania De Pascale
L’obiettivo principale dell’agricoltura spaziale è quello di supportare la vita dell’uomo nello spazio affrontando le sfide biologiche e tecnologiche coinvolte. Queste sfide variano per tipo e intensità dall’orbita bassa terrestre, allo spazio più profondo, alla superficie di corpi celesti come satelliti e pianeti. Gli esperimenti condotti sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS), che si trova in media a 400 km sulle nostre teste, e in altre missioni in orbita bassa terrestre, hanno dimostrato la fattibilità della coltivazione delle piante in microgravità, fornendo informazioni preziose sulla loro risposta e sull’ottimizzazione dei sistemi di coltivazione in termini di substrati, irrigazione e nutrizione. Ortaggi come le insalate sono coltivati con successo a bordo dell’ISS nelle “salad machines”. Ma anche cereali, pomodori (nani), barbabietola, ravanelli e numerose altre piante utilizzate a scopo alimentare sono state coltivate in ambiente spaziale.
Con l’avanzamento della ricerca, tuttavia, emergono nuovi obiettivi:
- produrre ortaggi freschi in piattaforme orbitanti come l’ISS o il futuro Lunar Gateway, in quantità tale da integrare con composti nutraceutici l’alimentazione degli astronauti. Nell’ambito di progetti finanziati dall’Agenzia Spaziale Italiana (ASI), per esempio, è stata ottimizzata la produzione di acido ascorbico (vitamina C, potente antiossidante ma instabile) da micro-ortaggi freschi prodotti a bordo dell’ISS. Approcci simili sono stati adottati per altri composti fitochimici importanti per la salute psicofisica degli astronauti, come antiossidanti e prebiotici, contenuti in vegetali freschi.
- coltivare specie ad alto contenuto energetico per sostenere l’equipaggio durante i voli di transito verso il Pianeta Rosso o altre mete lontane. Con l’aumentare della durata delle missioni spaziali, infatti, sarà necessario produrre colture in grado di contribuire in modo sostanzioso all’apporto calorico dell’equipaggio. Le condizioni uniche determinate da microgravità, sistemi chiusi e volumi ridotti presentano sfide agronomiche e tecnologiche significative per garantire la crescita e lo sviluppo di colture di base come cereali, leguminose e specie da tubero. La patata, per esempio, è oggetto di un progetto finanziato dall’European Space Agency (ESA).
- sviluppare il Bioregenerative Life Support System (BLSS), che garantirà la sopravvivenza dell’equipaggio nelle future basi spaziali. La possibilità di missioni spaziali di lunga durata e di insediamenti umani permanenti su altri pianeti, infatti, dipendono dalla capacità di rigenerare risorse ambientali come aria e acqua e produrre cibo. Le piante, che svolgono questo ruolo fondamentale nella biosfera terrestre, avranno un ruolo centrale anche nei BLSS. Su pianeti e satelliti dove la gravità è presente, seppur minore rispetto alla Terra, le piante potranno essere coltivate con sistemi senza suolo e metodi irrigui simili a quelli normalmente utilizzati sulla Terra. Nel caso di colonie planetarie, il volume disponibile per la coltivazione rappresenterà un fattore meno limitante e potrebbero essere utilizzate le risorse disponibili in situ (e.g., suolo lunare o marziano e CO2). Tuttavia, sarà fondamentale garantire la protezione da condizioni ambientali estreme come la bassa pressione atmosferica, le temperature critiche e i livelli elevati di radiazioni. Le condizioni di crescita delle piante, come l’intensità e lo spettro della luce, le pressioni parziali di O2, CO2, H2O e la temperatura, dovranno essere modulate per ottimizzare la crescita, la fotosintesi e la traspirazione. I sistemi che gestiranno queste funzioni saranno complessi e integreranno l’intelligenza artificiale (AI) per monitorare e modulare in tempo reale le funzioni delle piante e dell’intero BLSS, adattandole alle esigenze degli astronauti.
Questi nuovi approcci all’agricoltura spaziale potranno essere applicati all’agricoltura terrestre per migliorarne la produttività e la sostenibilità.