A seguito di un nuovo disegno di legge della NASA, approvato a marzo dal Congresso degli Stati Uniti e che autorizza la spesa di 19,5 miliardi di dollari per l'esplorazione spaziale nel 2017, le missioni con equipaggio su Marte sono più vicine alla realtà che mai.

Mentre le imprese pubbliche e private si preparano al ritorno sulla Luna e ai primi passi umani sul Pianeta Rosso, c'è una rinnovata attenzione a mantenere le persone vive e produttive in questi ambienti estremi. Impianti, e in particolare piante coltivate, sarà una componente importante dei sistemi di supporto vitale rigenerativo proposti in quanto forniscono cibo, ossigeno, strofinare l'anidride carbonica, e aiuti nel riciclaggio dell'acqua, il tutto in modo autorigenerante o "biorigenerativo". Senza dubbio, le piante sono un requisito per qualsiasi missione di esplorazione spaziale umana di durata sufficientemente lunga (in termini di tempo e distanza). C'è stata una grande quantità di ricerca in questo settore - ricerca che non solo ha fatto progredire l'agricoltura nello spazio, ma ha portato anche a moltissimi progressi basati sulla Terra (ad es. Illuminazione a LED per applicazioni di serre e aziende agricole verticali; nuove tecniche di propagazione della patata da seme, eccetera.)

Un recente articolo del Dr. Raymond M. Wheeler del Kennedy Space Center della NASA, ora disponibile in open access sulla rivista Agricoltura aperta , fornisce un resoconto informativo e completo dei vari contributi storici e attuali internazionali al supporto vitale biorigenerativo e all'uso dell'agricoltura in ambiente controllato per l'esplorazione umana dello spazio. Coprendo tutti i principali sviluppi dei team internazionali, mette in relazione parte di questo lavoro con il trasferimento di tecnologia che si rivela prezioso qui sulla Terra.

La ricerca nell'area è iniziata negli anni '50 e '60 attraverso i lavori di Jack Myers e altri, che ha studiato le alghe per la produzione di ossigeno e la rimozione di anidride carbonica per l'aeronautica statunitense e la National Aeronautics and Space Administration (NASA). Studi sulla produzione di alghe e sull'agricoltura ad ambiente controllato sono stati condotti anche da ricercatori russi a Krasnoyarsk, Siberia a partire dagli anni '60 compresi i test con equipaggi umani la cui aria, acqua, e gran parte del loro cibo veniva fornito dal grano e da altri raccolti. La NASA ha avviato il suo programma Controlled Ecological Life Support Systems (CELSS) nei primi anni '80 con test incentrati sulla produzione in ambiente controllato di grano, soia, Patata, lattuga, e patata dolce. I risultati di questi studi hanno spianato la strada per condurre test in un 20 m2, camera atmosferica chiusa situata al Kennedy Space Center.

Più o meno nello stesso momento, Ricercatori giapponesi hanno sviluppato una struttura per esperimenti ecologici chiusi (CEEF) nella prefettura di Aomori per condurre studi su sistemi chiusi con piante, umani, animali, e sistemi di riciclaggio dei rifiuti. CEEF aveva 150 m2 di area di crescita delle piante, che forniva una dieta quasi completa insieme alla rigenerazione dell'aria e dell'acqua per due umani e due capre.

Il progetto MELiSSA dell'Agenzia spaziale europea è iniziato alla fine degli anni '80 e ha perseguito approcci ecologici per fornire gas, riciclo dell'acqua e dei materiali per il supporto della vita spaziale, e successivamente ampliato per includere i test sugli impianti.

Un gruppo di ricerca canadese dell'Università di Guelph ha avviato una struttura di ricerca per la ricerca sulle colture spaziali nel 1994. Solo pochi anni dopo, hanno continuato a sviluppare sofisticate camere di produzione di piante ipobariche a scala di baldacchino per testare le colture per lo spazio, e da allora hanno ampliato i loro test per una vasta gamma di argomenti di agricoltura in ambiente controllato.

Più recentemente, un gruppo della Beihang University di Pechino ha progettato, costruito e testato una struttura di supporto vitale chiusa (Lunar Palace 1), che comprendeva un modulo agricolo per l'aria di 69 mq, acqua, e la produzione di cibo per tre esseri umani.

Come risultato di questi studi internazionali sull'agricoltura spaziale, sono state prodotte nuove tecnologie e scoperte; questo include il primo utilizzo di diodi emettitori di luce per le colture in crescita, una delle prime manifestazioni di agricoltura verticale, uso di approcci idroponici per colture sotterranee come patate e patate dolci, raccolti che hanno superato i rendimenti record dei campi dichiarati, la capacità di quantificare la produzione di composti organici volatili (ad es. etilene) da intere colture, approcci innovativi per il controllo dell'erogazione dell'acqua, approcci per il trattamento e il riciclaggio dei rifiuti ai sistemi di produzione agricola, e altro ancora. Il tema dell'agricoltura per lo spazio ha contribuito, e beneficiato di terreno, agricoltura ad ambiente controllato e continuerà a farlo in futuro. Ci sono ancora numerose sfide tecniche, ma le piante e i sistemi biologici associati possono e saranno una componente importante dei sistemi che mantengono in vita gli esseri umani quando ci stabiliamo sulla Luna, Marte e oltre.

L'idea di utilizzare le piante per mantenere le persone vive e produttive nello spazio non è nuova, sia nel concetto che nella ricerca scientifica. L'articolo copre gran parte dello sforzo di ricerca internazionale storico che sarà la base per molti degli studi commerciali e dei piani di progettazione delle missioni per l'uso di sistemi di supporto vitale biorigenerativi nello spazio.

Secondo il dottor Gary W. Sutter, Investigatore principale della NASA per diversi esperimenti di volo spaziale progettati per coltivare piante in condizioni di microgravità.

"Il Dr. Ray Wheeler ha scritto una storia avvincente e completa delle persone che hanno impegnato le loro carriere per consentire la colonizzazione dello spazio. Attingendo alla sua profonda comprensione dei programmi sviluppati, persone coinvolte, e progressi compiuti per evidenziare i risultati e i contributi di scienziati e ingegneri di tutto il mondo per portare a compimento la visione dell'esplorazione dello spazio, lui dettaglia i problemi, sfide, risultati e contributi dei programmi, e rivela come hanno beneficiato la Terra, così come lo spazio. La rassegna sottolinea che le risposte si otterranno non attraverso la proclamazione, ma attraverso la collaborazione tra le nazioni, cooperazione tra le persone, e costante impegno delle istituzioni. Il suo articolo dovrebbe essere letto per chiunque abbia un interesse anche passeggero per l'agricoltura spaziale".