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¿Quieres alimentos frescos en el espacio? La NASA recurre a los LED

Poder cultivar plantas en el espacio puede parecer algo disparatado, pero la NASA lo considera un tema serio, al igual que los astronautas. Si bien la famosa "comida en un tubo” deshidratada para astronautas quedará en nuestra mente por algún tiempo, no es la misma comida que los astronautas tenían en la década de los sesenta cuando viajaron a la Luna, sino una versión mucho mejor que hace hincapié en la nutrición (Figura 1) Espero que también tenga gusto sabroso, porque puede ser la principal fuente de alimentación en el espacio, tal vez incluso para el viaje a Marte, que se espera que sea en la década de 2030. Para entonces, sin embargo, habrá muchas mejoras y posibles alternativas.

Figura 1: La tradicional "comida en tubo” deshidratada para astronautas ha mejorado desde la década de los sesenta, pero la investigación sobre el uso de LED para cultivar verduras frescas en el espacio es prometedora. (Fuente de la imagen: NASA)

Para tener una idea del futuro de la comida espacial, visité el laboratorio "VEGETARIANO" en el Centro Espacial Kennedy de la NASA en Florida para ver los últimos avances en la cocina cósmica. Allí me recibió la Dra. Gioia Massa, una científica de proyectos de ciencias de la vida para el programa VEGETARIANO de la NASA, un proyecto de cultivo de verduras en la Estación Espacial Internacional (ISS) (Figura 2).

Figura 2: La NASA tiene un programa "VEGETARIANO" en el Centro Espacial Kennedy (KSC) dirigido por la Dra. Gioia Massa (derecha). Se trata de un programa continuo de cultivo de verduras en la ISS. (Fuente de la imagen: Loretta Taranovich)

Cómo y por qué cultivar verduras en el espacio

Como mencioné, los astronautas seguirán alimentándose con comidas en tubo. Sin embargo, pronto también podrían tener algo fresco y conocido, como un poco de lechuga recién cultivada. Esto es importante: los astronautas me han comentado que este pequeño lujo de tener algo fresco produce el aspecto, la impresión y el aroma de una comida conocida, lo que mejora en gran medida su experiencia gastronómica.

Para cultivar verduras frescas en el espacio, la NASA ha recurrido al humilde LED (Figura 3). Los LED son útiles en este contexto porque pueden proporcionar energía concentrada en las diversas longitudes de onda del espectro que contribuyen al crecimiento de las plantas. Los LED también producen muy poco calor, lo cual permite ubicarlos cerca de las plantas de verduras en un espacio pequeño.

Figura 3: Las investigaciones de la NASA han determinado que la iluminación LED es una fuente de luz óptima para el crecimiento vigoroso de las plantas en el espacio. (Fuente de la imagen: Loretta Taranovich)

Si bien la iluminación artificial se ha utilizado para el cultivo de plantas en la Tierra durante algún tiempo, el cultivo de plantas en el espacio es mucho más difícil. En el espacio, la iluminación artificial y los ventiladores deben estar instalados "a la perfección" para reproducir la luz del sol y el viento. Además, la fiabilidad y durabilidad son cruciales para los viajes espaciales, lo cual hace que los LED sean ideales para misiones espaciales largas, como ir a Marte.

El rol de las diferentes longitudes de onda del LED

Los LED de longitudes de onda específicas ofrecen sus propios beneficios:

Roja (630 a 660 nanómetros (nm)): Esencial para el crecimiento de los tallos, así como para el crecimiento de las hojas. Esta longitud de onda también regula la floración, los períodos de reposo y la germinación de las semillas.

Azul (400 a 520 nm): Esta debe mezclarse cuidadosamente con la luz en otros espectros, ya que la sobreexposición a la luz en esta longitud de onda puede impedir el crecimiento de ciertas especies de plantas. La luz en el rango azul también afecta el contenido de clorofila presente en la planta, así como el espesor de la hoja.

Verde (500 a 600 nm): Alguna vez se creyó que esta no era necesaria para las plantas, pero los estudios recientes demuestran que esta longitud de onda penetra a través de las copas gruesas de la parte superior para sostener las hojas debajo.

Roja lejana (720 a 740 nm): Esta también pasa a través de las copas densas superiores para sostener el crecimiento de las plantas debajo. Además, la exposición a la luz infrarroja reduce el tiempo que una planta necesita para florecer. Otro beneficio de la luz roja lejana es que las plantas expuestas a esta longitud de onda tienden a producir hojas más grandes que las que no están expuestas a la luz en este espectro.

Los científicos de la NASA también descubrieron que incluir luz LED blanca dentro de las matrices de LED sirve para garantizar que las plantas cultivadas en interiores reciban toda la radiación fotosintéticamente activa que necesitan para optimizar su estado, crecimiento y rendimiento en el espacio.

OSRAM ya está trabajando estrechamente con la NASA en el concepto de cultivar plantas en el espacio. Su sistema de iluminación LED Phytofy es un sistema de iluminación LED para la horticultura único y ajustable que varía de la luz ultravioleta a la roja lejana con funciones de control y programación en tiempo real para cada canal individual (Figura 4). Este sistema calibrado fue diseñado para ofrecer tratamientos de luz con espectros, longitudes de onda e intensidad variables para la investigación de la horticultura. Phytofy es la opción perfecta para la investigación y el desarrollo de recetas de luz específicas para las plantas. El control de luz está disponible a través de una interfaz gráfica de usuario. El sistema ayuda a la NASA a ajustar sus características LED para el espacio con el color, la duración y la intensidad óptimos de la iluminación LED a fin de lograr el máximo crecimiento y el mejor estado de salud de las plantas.

Figura 4: OSRAM trabaja con la NASA en su sistema Phytofy para determinar el color, la duración y la intensidad óptimos del LED para el crecimiento de las plantas. (Fuente de la imagen: NASA)

Aunque gran parte de la investigación de la NASA se realiza aquí, en la Tierra, los LED se han enviado a la ISS para la prueba final. En última instancia, una gran variedad de empresas puede calificar a los LED de grado comercial para su uso en el espacio.

Riego espacial

Por supuesto, las plantas necesitan agua. Para esto, cada semilla se coloca en una "estera de raíces" o "almohadilla" individual y se le aplica agua individualmente (Figura 5). Dentro de cada almohada hay arcillita, un sustrato de crecimiento sólido que ha demostrado ser lo mejor para cultivar plantas en el espacio. Hay una almohadilla de espuma que se utiliza para ayudar a conservar el medio de enraizamiento de la arcillita, que también ayuda a evitar que las raíces crezcan involuntariamente sobre las luces LED.

Figura 5: La Dra. Massa instala el sistema de alimentación de agua para las plantas. (Fuente de la imagen: Loretta Taranovich)

El agua y la altura de crecimiento se supervisan durante todo el ciclo, después del cual se cosechan las verduras y se inicia otro ciclo de crecimiento.

Conclusión

El espacio es un entorno difícil en el mejor de los casos, por lo que cualquier cosa que la NASA pueda hacer para que sea más cómodo sería claramente apreciada por la próxima generación de astronautas a medida que se aventuren cada vez más lejos de la Tierra. Al trabajar con compañías como OSRAM, parece probable que los científicos de plantas de la NASA logren cultivar plantas en el espacio. Parece un asunto pequeño en el esquema general, pero esto proporcionará la alimentación, el sabor y la sensación de hogar necesarios para los valientes exploradores de esta frontera final.

Personalmente, estoy ansioso por ver los próximos pasos de la comida en el espacio. ¿Tal vez pizza?

Información sobre el autor

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Steve Taranovich es un escritor técnico independiente con 47 años de experiencia en la industria electrónica. Recibió un MSEE de la Polytechnic University, Brooklyn, New York, y BEEE de New York University, Bronx, New York. También fue presidente del Cominté de actividades educacionales de IEEE Long Island. Actualmente es miembro de Eta Kappa Nu y miembro séniro de IEEE Life. Se especializa en gestión de energía, RF y analógico y cuenta con formación diversa en procesamiento integrado relacionado con el diseño analógico de los años cuando trabajó en Burr-Brown y Texas Instruments.

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