PONTOS CHAVE
- A NASA e a agência espacial alemã estão investindo em projetos agrícolas espaciais, com testes em regiões como a Antártida, que poderiam sustentar habitats além da Terra.
- As inovações de projetos anteriores da NASA ajudaram a avançar a indústria agrícola, incluindo o sistema de agricultura vertical que agora se desenvolveu em uma indústria multibilionária e inclui empresas como a Square Roots, fundada pelo irmão de Elon Musk, Kimbal Musk.
- Estufas autônomas que não exigem nenhum agricultor estão entre os objetivos.
O Centro Aeroespacial Alemão (DLR) está entre as agências espaciais que trabalham com técnicas de agricultura automatizadas e de IA para a era vindoura de colônias humanas interplanetárias.DLR
Seja de continente a continente ou de costa a costa, as pessoas sempre fizeram seus grandes movimentos junto com as plantas. Viajar para longe da Terra não seria diferente. Nosso sucesso em outros mundos repousará, em parte, nas hastes flexíveis das plantas.
“Plantas são coisas que levamos conosco como exploradores”, diz Anna-Lisa Paul, a codiretora do Laboratório de Plantas Espaciais da Universidade da Flórida. “Eles são parte de nossa herança central, quer pensemos nisso ou não.”
Em todas as breves incursões ao espaço até agora, os astronautas se sustentaram quase inteiramente com alimentos embalados. Mas se os humanos algum dia tiverem esperança de estabelecer habitats de longo prazo na Lua ou em Marte, sua saúde física e mental se beneficiaria com a capacidade de cultivar plantas.
As agências espaciais de vários países passaram décadas desenvolvendo as tecnologias necessárias para trazer a agricultura para dentro de casa, e agora a agência espacial alemã e a NASA estão levando o estado da arte da jardinagem sem solo ao seu limite com uma estufa na Antártica e plantação a base para o próximo ato: sistemas agrícolas onde os agricultores são opcionais.
NASA, soviéticos e história de experimentos de cultivo interno
A NASA trabalhou para promover a agricultura espacial, em parte porque uma coleção robusta de plantas poderia servir como o sistema de suporte de vida multifuncional final, produzindo calorias e nutrientes para comer, fazendo oxigênio para respirar e tirando dióxido de carbono do ar.
Com base na pesquisa soviética, a NASA financiou uma variedade de programas agrícolas nas décadas de 1980 e 1990. Em uma colaboração com a Universidade de Wisconsin, os pesquisadores descobriram que poderiam substituir as lâmpadas incandescentes de cultivo pesadas e pesadas por uma combinação específica de lâmpadas LED. LEDs vermelhos, que eram mais eficientes em termos de energia, permitem que as plantas façam a fotossíntese. Mas as plantas também precisavam de luz azul, ou cresceriam muito altas e delgadas. O trabalho levou a uma patente, e as fazendas internas de hoje geralmente alimentam as plantas com uma dieta semelhante de fótons vermelhos e azuis – motivo pelo qual as fazendas internas costumam aparecer banhadas por luz roxa.
“A NASA estava genuinamente na frente da curva nisso, promovendo seu uso para essas aplicações”, diz Raymond Wheeler, um cientista horticultor que estudou agricultura espacial no Kennedy Space Center (KSC) por décadas.
No final dos anos 1980, Wheeler trabalhou em uma equipe KSC que cultivava trigo, batata, soja e outras safras com suas raízes imersas em uma solução nutritiva, empilhadas em quatro fileiras de prateleiras dentro de uma grande câmara cilíndrica – provavelmente a primeira execução de uma agricultura vertical sistema que agora se desenvolveu em uma indústria multibilionária.
Concentrando-se em maneiras de atender de forma sustentável à crescente demanda por alimentos, as empresas voltadas para a agricultura vertical interna viram um boom nos últimos anos. A startup Bowery Farming, sediada em Nova York, anunciou uma rodada de financiamento de US $ 300 milhões em junho, a maior do setor até agora, avaliando a empresa em US $ 2,3 bilhões. Kimbal Musk, irmão de Elon Musk, é o cofundador da Square Roots. A AeroFarms, sediada em Newark, inaugurou em abril uma fazenda de 136.000 pés quadrados na Virgínia, com inauguração prevista para 2022, que afirma ser a maior fazenda vertical interna aeropônica do mundo.
Robôs da Antártica e cultivo para outros mundos
O Centro Aeroespacial Alemão (DLR) enviou contêineres gêmeos para a Antártica no outono de 2017 no que equivalia a um ensaio geral remoto para o cultivo em outro mundo.
A estufa da Antártica EDEN-ISS, agora entrando em sua quarta estação de cultivo, continua a provar que você não precisa de solo fértil ou mesmo de luz solar para produzir vegetais. Ele se baseia na mistura de LEDs lançada pelos primeiros experimentos da NASA para fornecer “receitas” ajustadas às necessidades de cada vegetal específico com matrizes programáveis de luzes vermelhas e azuis.
As raízes surgem através de camadas de minerais fibrosos e oscilam em bandejas vazias abaixo, onde bicos automatizados as borrifam com uma névoa rica em nutrientes a cada poucos segundos. A água é amplamente reciclada, exceto quando a solução nutritiva se esgota e precisa ser descartada e substituída a cada poucos meses. Todo o sistema se conecta à estação de pesquisa alemã Neumeyer III, da qual extrai continuamente cerca de 10 quilowatts de energia – comparável a oito residências americanas.Ainda preciso enviar um e-mail para [Elon] Musk e perguntar se podemos projetar sua estufa.Daniel Schubert, coordenador do projeto DLR Antarctica
No primeiro ano, um pesquisador DLR chamado Paul Zabel administrou a estufa de 135 pés quadrados e coletou quase 600 libras de vegetais, incluindo pepinos, alfaces, outras folhas verdes, tomates, rabanetes e ervas.
Mas, apesar dos sistemas automatizados de iluminação, rega e fertilização da estufa, Zabel ainda passava de três a quatro horas por dia apenas mantendo o EDEN-ISS funcionando, diz Schubert. E no espaço, o trabalho humano será um recurso tão precioso quanto a água e o ar.
É preferível ter um sistema de IA cuidando da estufa, de acordo com Daniel Schubert, coordenador do projeto do experimento da Antártica, “no caso de os astronautas simplesmente não terem tempo”.
Este ano, a NASA enviou um de seus próprios pesquisadores, Jess Bunchek, para testar as variedades preferidas de vegetais espaciais da agência espacial dos EUA no EDEN-ISS. Outro objetivo importante da pesquisa será coletar dados detalhados de quais tarefas ocupam mais tempo. Bunchek carregará um cronômetro programável de oito lados que ela usará para rastrear as horas que ela gasta em oito categorias de trabalho.
Um dos maiores sumidouros de tempo tem sido consertar avarias, ou “eventos fora do normal”, na dupla linguagem da exploração espacial. Um cano estourado, por exemplo, pode levar o dia todo para consertar. No topo da lista de lições aprendidas com a EDEN-ISS é que as instalações futuras precisam ser mais simples. “Definitivamente reduziremos a complexidade da tecnologia para uma estufa espacial”, diz Schubert.
Imagens espaciais para estresse de plantas
A seguir, a DLR está atualmente projetando uma nova instalação – um cilindro semi-inflável, classificado para uso espacial – com alguns novos truques.
Uma melhoria será o monitoramento remoto avançado. Anna-Lisa Paul e seus colegas do Laboratório de Plantas Espaciais da UF estão desenvolvendo um software que pode tirar imagens GoPro e reconhecer como a aparência de uma planta muda com o estresse. Quando uma planta precisa de água ou foi exposta a muito sal, as cores da luz que ela absorve e reflete mudam sutilmente de maneiras imperceptíveis ao olho humano. Mas o sistema do laboratório pode detectar o estresse salino em apenas quinze minutos e o estresse hídrico em cerca de uma hora, de acordo com Natasha Sng, pesquisadora do Laboratório de Plantas Espaciais, muito antes do que um humano.
Os pesquisadores têm testado seu sistema na EDEN-ISS , mas a estufa tem funcionado muito bem para saber como funciona o sistema de monitoramento. “Temos visto muitos sucessos acontecerem”, disse Robert Ferl, codiretor do Laboratório de Plantas Espaciais.
Em breve, os pesquisadores planejam introduzir avarias intencionais e ver se o sistema do laboratório pode detectá-las.
Em outro grande passo em direção à automação, o DLR está desenvolvendo braços robóticos para serem montados em um trilho suspenso no telhado da estufa. Essas máquinas hábeis, movidas por IA, fotografariam as plantas de vários ângulos, podariam folhas mortas e brotos e até colheriam produtos, que Schubert estima serem as atividades mais demoradas após os reparos.
O objetivo final é uma estufa que, se não for completamente autônoma, poderia pelo menos ser totalmente operada por operadores na Terra. Tal instalação poderia pousar na Lua ou em Marte antes dos astronautas e ter uma cesta de pepinos e tomates prontos para sua chegada. Os astronautas teriam a opção de fazer jardinagem, o que pode melhorar a saúde mental, mas as plantações devem ser capazes de prosperar por conta própria quando os astronautas têm tarefas mais urgentes.
O roteiro do DLR visa ter sua instalação de próxima geração pronta para voar até 2030. “Ainda preciso enviar um e-mail para [Elon] Musk e perguntar se podemos projetar sua estufa”, disse Schubert.
E desenvolver a habilidade de cultivar no espaço não envolve apenas ir a Marte. Uma via de mão dupla sempre conectou a agricultura espacial à agricultura industrial. Como a mudança climática torna muitas áreas do globo menos adequadas para a agricultura, a tecnologia para separar a produção de alimentos do clima e dos recursos naturais provavelmente se tornará mais essencial.
“Meu sonho seria que todos vivêssemos em biosferas ecológicas por conta própria”, diz Schubert. “Seríamos completamente independentes do planeta Terra e deixaríamos a Terra sozinha para que ela pudesse se recuperar.”
Com informação da CNBC
