Çin, 2019 yılında ayda küçük bir çiftlik kurdu. Nasıl başardı?

3 Ocak 2019’da Çin’in Chang’e-4 iniş aracı ayın uzak tarafına indi ve Yutu gezicisini konuşlandırdı. Gezici, birçok aletinin yanı sıra Biyolojik Deney Yükü (BEP) olarak bilinen önemli bir bilimsel deneyi de taşıyordu. Sonraki sekiz gün boyunca bu yük, ayda ilk bitkileri yetiştirmeye çalıştığı hayati bir deney gerçekleştirdi. Yüke pamuk, patates, arabidopsis ve kolza tohumlarının yanı sıra sinek yumurtaları, maya ve sabit atmosfer basıncında tutulan 18 ml (0,6 sıvı ons) su da dahildi.

Bu deneyin sonuçları, Alçak Dünya Yörüngesi’nin (LEO) ötesindeki yaşam alanları ve görevler için hayati önem taşıdığını kanıtlayacak gelecekteki Biyorejeneratif Yaşam Destek Sistemi’nin (BLSS) bilgilendirilmesine yardımcı olacak. Çin’den bir bilim insanı ekibi yakın zamanda deneyi, sonuçlarını ve gelecekte Ay’a, Mars’a ve diğer derin uzay konumlarına yapılacak misyonlara yönelik potansiyel sonuçlarını gözden geçiren bir çalışma yayınladı. Sonuç olarak deney, yoğun radyasyona, düşük yerçekimine ve uzun süreli yoğun ışığa rağmen bitkilerin ayda büyüyebileceğini gösterdi.

Ekip, Chongqing Üniversitesi Uzay Araştırma Merkezi, Havacılık ve Uzay Mühendisliği Koleji ve Yumru ve Kök Bitkiler için Biyoloji ve Genetik Islahının Anahtar Laboratuvarı’nın yanı sıra Çin Elektronik Bilimi ve Teknolojisi Üniversitesi’nden araştırmacılardan oluşuyordu. Chengdu’daki Çin Tarım Bilimleri Akademisi Uzay Biyolojisi Laboratuvarı.

Analizlerinin sonuçları 20 Haziran’da çıkan iki makalede paylaşıldı. Mikro Yerçekimi Bilimi ve Teknolojisi ve 17 Ekim’de Acta Astronauticasırasıyla.

Ay, Mars ve uzay habitatlarında bitki yetiştirmek birçok nedenden dolayı önemlidir. Bir beslenme kaynağı sağlamanın ve ikmal görevlerine olan ihtiyacı azaltmanın yanı sıra, karbondioksiti ortadan kaldıracak ve taze oksijen sağlayacak, atıkların geri dönüştürülmesine yardımcı olacak ve mürettebatın refah duygusuna katkıda bulunacaklar. Geleneksel Çevresel Kontrol ve Yaşam Destek Sistemleri (ECLSS) sonunda bozulan ve değiştirilmesi gereken mekanik bileşenlere dayanırken, biyorejeneratif bir sistem zaman içinde kendini yenileyebilir.

Bu, BLSS teknolojisini, ikmal fırsatlarının çok az olduğu derin uzay görevleri için ideal kılmaktadır. Astronotlar yıllarca Uluslararası Uzay İstasyonunda (ISS) Bitki Büyümesi ve Algleri içeren Sebze Üretim Sistemi (Veggie), Pasif Yörünge Besin Dağıtım Sistemi (PONDS), Gelişmiş Bitki Habitatı (APH) ve Tesis Habitat Aviyonik Gerçek Zamanlı Yöneticisi (PHARM). Ancak dünya dışı cisimlerin doğal ortamının BLSS’nin işlevini nasıl etkileyeceği hala belirsizdir.

Chongqing Üniversitesi Uzay Araştırmaları Merkezi’nde çevre mühendisliği profesörü olan baş yazar Xie Gengxin, aynı zamanda BEP’in baş tasarımcısıdır. Universe Today’e e-posta yoluyla açıkladığı gibi, uzayda bitki yetiştirme yeteneği, Dünya’nın ötesinde üsler kurma yolunda gerekli bir adımdır:

“Ay, Mars ve diğer dünya dışı gezegenler üzerinde bir hayatta kalma üssü kurulduğunda, Dünya’dan daha fazla şeyin taşınması imkansızdır. Oksijen ve gıda üretimi için kaynakların yerinde kullanılması ihtiyacı özellikle önemlidir ve bu, Hayatta kalma üssü oluşturmanın ilk adımı, bu nedenle bitki dikme deneyleri çok önemli.”

İlk biyolojik deney

Chongqing Üniversitesi’nde geliştirilen BEP yükü, insanlar tarafından ayın uzak tarafında gerçekleştirilen ilk biyolojik deneydi. Deneyin amacı, ay yüzeyi koşullarının (düşük yer çekimi, yoğun radyasyon ve yoğun ışık) karasal organizmaların büyümesi ve sağlığı üzerindeki etkilerini değerlendirmekti. Yükün ağırlığı 2,608 kg (5,75 lbs) olup yüksekliği 198 mm ve çapı 173 mm (7,75 x 6,8 inç) olup toplam 0,82 litre hacim ve 0,42 litre biyo-aktivite alanı sunuyordu. Güneş ışığı bir kılavuz tüp aracılığıyla içeri alınarak içerideki bitkilerin fotosentez yapmasına olanak sağlandı.

Bu altı bileşen, işleyen bir ekosistem için gerekli olan tüm unsurları oluşturan üreticileri, tüketicileri ve ayrıştırıcıları oluşturuyordu. Bitkiler fotosentez yoluyla oksijen ve besin üretecek ve meyve sinekleri tarafından beslenecekti. Bu arada maya, ekosistem için ek besinler oluşturmak üzere sineklerden ve ölü bitkilerden gelen atıkları işleyerek bir ayrıştırma maddesi görevi görecek. Xie’nin söylediği gibi bu deney türünün ilk örneğiydi ve bilim adamlarının Ay ortamıyla ilgili endişelerini gidermeyi amaçlıyordu:

“Deneyimizden önce pek çok bilim insanı, Ay’ın yoğun ışık yoğunluğu ve yoğun ışınım koşulları altında bitkilerin filizlenemeyeceğinden endişe ediyordu, bu nedenle yapay ışık yerine bilinçli olarak Ay’daki doğal güneş ışığını fotosentez için kullandık. Aynı zamanda, biyolojik yükler radyasyona karşı koruma sağlayacak şekilde tasarlanmamıştı, bu da bitkilerin ayın yoğun radyasyon koşulları altında bile büyüyebileceğini kanıtlıyor.”

İniş aracının yüzeye ulaşmasından sonraki birkaç saat içinde biyosferin sıcaklığı 24°C’ye (75.2°F) ayarlandı ve tohumlar sulandı. 15 Ocak’ta pamuk tohumu, kolza tohumu ve patates tohumlarının filizlendiği haberi geldi ve BEP’in iç mekan görüntüleri yayınlandı.

O zamanlar Xie Gengxin, “Bu yükte kapalı bir ortamda bir mikro ekosistem oluşturan hayvanlar, bitkiler ve mikroorganizmalar var” dedi. “Güneş ışığını, Dünya’dakinden çok daha güçlü olan tenekenin içine yönlendiriyoruz. Güçlü güneş ışığı altında fotosentezlerini inceleyeceğiz ve bunu Dünya’daki deneyle karşılaştıracağız.”

Sonuçlar

Ertesi gün, ay gecesi yaklaşırken, dış sıcaklıklar -52°C’ye (-62°F) düştükçe deney yeni bir aşamaya girdi ve deney, konforlu bir sıcaklığı korumada başarısız oldu. Sıcaklıklar düşmeye devam ettikçe ve sonunda -190°C’ye (-310°F) ulaştıkça, deney BEP’nin ömrünü test etmeye devam etti. Sonunda filizlenen bitkilerin öldüğü, patateslerin filizlenmediği, meyve sineklerinin yumurtadan çıkmadığı bildirildi. Deneyin toplam çalışma süresi planlanan 100 gün yerine dokuz gündü. Ancak Xie’nin belirttiği gibi değerli bilgiler elde edildi. Xi şunları söyledi:

“Bitkilerimiz ayın doğal güneş ışığı ve radyasyon koşullarında yetişebilse de bu bitkilerin güvenliği henüz değerlendirilmedi. Sağlıklı olup olmadığı daha fazla araştırmaya ihtiyaç duyuyor. Deneylerimiz ayrıca ayda hayatta kalmanın ne kadar zor olduğunu da gösteriyor.” ve ay gecesinde nasıl hayatta kalınacağı. İnsanoğlu için ay üzerinde yaptığımız ilk biyolojik deneylerimiz, bir insan üssü oluşturmak için ayda kendini yenileyen bir ekosistemin inşa edilebileceğini tam olarak gösteriyor.”

İleriye baktığımızda Xie ve meslektaşları, Çin’in de potansiyel bir üs alanı olarak değerlendirdiği sabit lav tüplerini içeren daha ileri deneyler yapmayı planlıyor. “İlk defa, biyolojik deneyler yapmak üzere Dünya’dan Ay’a altı tür gönderdik; bu, Ay’da insanın hayatta kalması için bir temel oluşturmada önemli bir kilometre taşı oldu.” dedi. “Ekibimiz şu anda aydaki lav tüpü mağaralarını kullanarak insan üssünün nasıl kurulacağı ve uzay çiftliği deneylerinin nasıl yapılacağı konusunda araştırma yürütüyor.”

NASA, iki yıldan kısa bir süre içinde Apollo Çağı’ndan bu yana ilk kez astronotları aya göndermeyi planlıyor. Çin, 2030 yılına kadar ayın güney kutup bölgesine ilk taykonotları göndererek aynısını yapmayı umuyor. Bunların ve ESA, Roscosmos ve Hindistan Uzay Araştırma Örgütü (ISRO) gibi diğer kuruluşların uzun vadeli hedefleri hiç de kısa değil. Ay’da araştırma, keşif, uluslararası işbirliği ve derin uzaya yönelik misyonları mümkün kılacak kalıcı bir insan karakolu kurmak. Bunun önemli bir yönü mürettebatın ihtiyaçlarını karşılamak için yerel kaynakların kullanılması olacaktır.

Düzenli yiyecek, solunabilir hava ve mürettebat sağlığı (fiziksel ve zihinsel) sağlamanın en iyi yollarından biri, seraları ve bitki deneylerini barındırabilecek yaşam alanları inşa etmektir. Kısacası astronotlar, dünya dışı ortamlarda yaşamak, çalışmak ve gelişmek için Dünya biyosferinin unsurlarını yanlarında getirmelidir. Bu araştırmadan alınacak dersler, takip etmek isteyen herkesin yolunu açmaya yardımcı olacaktır.