גינות בחלל יהפכו להיות חיוניות יום אחד אם נוסעים בחלל יחרגו מטיסה במסלול סביב כדור הארץ או ייצאו למסעות ארוכים יותר מאשר גיחה קצרה לירח. הם אינם יכולים לסחוב איתם את כל המזון הדרוש להם.
"הצמחים שלנו לא נראים כל כך טוב," אמר האסטרונאוט סקוט קלי בהודעת טוויטר שנשלחה מתחנת החלל הבינלאומית ב-27 בדצמבר 2015. הוא צדק. התמונה המצורפת הראתה ארבעה נבטים של פרחי זיניה שטופים באור בצבע מגנטה. העלים בשלושה מתוך ארבעת הגבעולים שינו את צבעם והתקפלו פנימה. גינת הירק של התחנה נאבקה להשתקם מבעיית עובש. זו בעיה שגם גננים בכדור הארץ מכירים היטב. אך בכדור הארץ, הפתרון לבעיה הוא נסיעה למשתלה הקרובה וקניית שתילים חדשים, ואילו בחלל לא ניתן לעשות זאת.
זיניות, פרחים בעלי צבעים חזקים ממשפחת החינניות, היו חלק מניסוי שנקרא Veggie (ירקנית או צמחונית), שמטרתו הסופית היא לספק לצוותים מקור מזון לטווח ארוך. בניסויים קודמים הצליחו אסטרונאוטים לגדל חסה בהצלחה. הזיניות דורשות תקופת גידול ארוכה יותר – 60 עד 80 יום – ואז הן מציגות פריחה בגווני נאון, הגורמת להן להיראות כמו זר פרחים פסיכודלי. הן שימשו לבדיקת אפשרות הגידול של צמח עדין וטעים יותר מצמחים ירוקי עלים: עגבניות. אם צוותים בתחנות חלל יוכלו לגדל צמח כה מסובך לגידול, עליהם לגלות – בין היתר – כיצד להילחם בעובש. Veggie היא דרך לא מסובכת יחסית לטיפוח "אגודלים ירוקים" של אסטרונאוטים. "זוהי מערכת פשוטה מאד," אומרת ג׳ויה מאסה, אחת המדעניות הראשיות של הפרויקט. "אין בה הרבה בקרה." במקום זאת, האנשים עושים את העבודה. גינון בחלל יהפוך להיות חיוני יום אחד, אם נוסעים בחלל ינסו לעשות יותר מאשר טיסה במסלול סביב כדור הארץ או יותר מגיחה קצרה לירח. הם לא יוכלו להביא את כל המזון שיזדקקו לו, והמנות שכן יביאו אתם ייאבדו את ערכן התזונתי. לכן יצטרכו אסטרונאוטים מלאי מתחדש של מזון טרי, שיכיל ויטמינים חיוניים. הם גם יזדקקו לדרכים ליצירת יותר חמצן, למיחזור פסולת וכאלה שיעזרו להם להתגעגע קצת פחות הביתה. תיאורטית, גינות בחלל יכולות לסייע לממש כל זאת. Veggie ומערכות אחרות בתחנת החלל מסייעות לחוקרים להבין כיצד קרינה והעדר כוח כבידה משפיעים על צמחים, מה כמות המים האופטימלית, וכיצד להתמודד עם מזיקים כגון עובש. וחשוב באותה מידה, מדענים לומדים כמה עבודה על האסטרונאוטים להשקיע, כמה עבודה הם רוצים להשקיע, וכיצד צמחים מחזקים את נפשם ולא רק את גופם.
למרות חשיבותה הפוטנציאלית, מערכת Veggie היא קומפקטית במיוחד. המערכת שוקלת 19 ק"ג, קצת פחות ממכונת הקפה של התחנה, השוקלת 20 ק"ג. חלקה העליון – תיבה מלבנית בצבע קרם שבה נמצאות מנורות הגידול – דומה למכשיר וידאו ישן. ממנו תלוי וילון פלסטיק שקוף העוטף את משטח הגידול ששטחו 0.15 מ"ר. האסטרונאוטים קובעים כמה זמן הנורות ידלקו כל יום, ובאיזו מידה הן יפיקו אור אדום כדי למטב את הפוטוסינתזה, ואור כחול כדי לשלוט בצורה ובתפקוד של הצמחים. ביכולתם גם להפעיל מאוורר מובנה כדי לווסת את הלחות. אך החלק החשוב ביותר ב-Veggie הוא התנובה העדינה שהמערכת נועדה להצמיח. הגידול מתחיל בזרעים המאוחסנים בכיסים עשויי קוולאר העטופים בטפלון. המדענים קוראים להם כריות צמחים. "ניתן לחשוב על כך כעל ערכות גידול," אומרת מאסה על חפיסות אלה הכוללות זרעים, פתילות מים, חומר דישון ואדמה. אנשים חזו תרחיש דומה במשך יותר ממאה שנים. בשנת 1880 כתב סופר המדע הבדיוני רסי גרג את הספר Across the Zodiac (מעבר לגלגל המזלות), רומן על אסטרונאוט שטס למאדים עם צמחים כדי למחזר פסולת. חמש- עשרה שנים לאחר מכן כתב מדען הטילים הרוסי, קונסטנטין צי לקובסקי, את הספר Dreams of Earth and Sky (חלומות על הארץ והשמיים), שתיאר כיצד נוסעים בחלל וצמחים יכולים לחיות בצוותא בתוך מערכת סגורה. בשנות ה-50 של המאה ה-20 עברו הצמחים מעטיפות של ספרים אל תוך המעבדה. נאס"א וחיל האוויר האמריקאי התחילו לגדל אצות כדי לראות אם הן יוכלו לעזור בקיום חיים (הסתבר שטעמן גרוע, שהן מלאות מחיצות תאים שאינן ניתנות לעיכול, ושהן כוללות יותר מדי חלבונים). לאחר מכן, מדענים סובייטיים ערכו ניסויים במערכות אקולוגיות עצמאיות כמעט לחלוטין, שבהן בני אדם חיו על חמצן, מים ומזונות שנוצרו בעיקר במערכת גידול סגורה. בניסוי הארוך ביותר, שנמשך 180 יום באתר הנקרא 3-BIOS, אנשי צוות על הקרקע קיבלו 80 אחוז ממזונם מחיטה וירקות בגידול עצמי. ולבסוף, בשנת 1982, צמחים בחלל הפכו למציאות כשקוסמונאוטים סובייטיים גידלו עד לבגרות בתחנת החלל שלהם 7 Salyut, תודרנית לבנה (Arabidopsis thaliana), זן צמחים פורח מהמשפחה של כרוב וחרדל. היבול היה זעום מכדי לשמש כמקור מזון. בערך בתקופה זו, באמצע שנות ה-80 של המאה ה-20, מאסה, ממציאת ה-Veggie, היתה תלמידה בחטיבת הביניים, והמורה שלה בכיתה ז' חזרה בדיוק מסדנת חקלאות בחלל במרכז החלל ע"ש קנדי, עם שפע מידע על הנושא. בהשראתה, המשיכה מאסה הצעירה לקחת שיעורים בחקלאות כשעברה לתיכון, ולאחר מכן חברה למורה שלה בחטיבה בפרויקט הידרופוני.
בשעה שמאסה המשיכה בלימודיה ובניסויים עצמאיים, נאס"א החלה לבנות מערכות לגידול צמחים שחגו סביב לכדור הארץ, שהידועה שבהן היתה Biomass Production System. המערכת נועדה לשמש לצורך ניסויים בתחנת החלל. היה זה מלבן עם דפנות, שכל אחת מהן היתה באורך זרוע אדם. ארבעה תאי גידול בצורת קוביות נחו בתוכה כמו כספות. Biomass Production System תוכננה על ידי מדענים בחברת אורביטק (Orbitec), שבסיסה בוויסקונסין, והצטרפה לתחנת החלל בשנת 2001. כאן, צמחי חרדל השדה (Brassica rapa) נבטו והגיעו לגובה מרשים, תחת תאורה של נורת פלואורסצנט לבנה רגילה. אך כשהחוקרים השוו את היבול לגידול קבוצת בקרה שהתבצע על הקרקע, הם גילו שחרדל החלל הכיל יותר חיידקים ופטריות. "משמעות ההבדל אינה ברורה," היתה המסקנה הרשמית של נאס"א. ובכך התכוונה הסוכנות לומר, שהיא בעצם אינה יודעת מדוע החיידקים שגשגו, ולא שנוכחותם אינה חשובה. למעשה, כפי שהעובש ב-Veggie מראה, הדבר היה חשוב במידה רבה מאד. נאס"א סגרה את פרויקט Biomass Production System בשנת 2002, אך קוסמונאוטים רוסים המשיכו מהמקום בו ארצות הברית הפסיקה. במהלך עשור שנים הם גידלו בהצלחה חיטה ננסית, מיזונה (חרדל יפני) ואפונה ננסית. והבונוס: במשך ארבעה דורות של גידול אפונה ננסית בחלל, הירקות לא הראו שום סימנים לפגמים גנטיים. בינתיים טיפחה אורביטק, בייעוץ עם נאס"א, יחידה נוספת לגידול צמחים. לכן, כשנאס"א העניקה בשנת 2012 מענק לפיתוח גינת חלל חדשה, לחברה היה משהו להציע: Veggie, אשר שלא כמו המערכת הקודמת לה, נועדה לייצר מזון בנפח ראוי למאכל. מאסה, במסגרת לימודי הפוסט-דוקטורט שלה, בדקה סוגים שונים של מצעים וצמחים שיוכלו לשמש עבור כריות הצמחים. אלה היו בדיוק סוגי ההתאמות והניסויים שהיא התכוננה להם מגיל 12. גינת החלל האמיתית הראשונה של ארה"ב הושקה בשנת 2014, זמן לא רב אחרי שמאסה סיימה את לימודי הפוסט-דוקטורט שלה והחלה לעבוד כמדענית בפרויקט Veggie בסוכנות החלל.
הכול התנהל כהלכה ב- VEGGIE עד לשלב הפריחה. רוב הצמחים הראויים למאכל הראשוניים – זן חסה הנקרא Outredgeous – נבטו כהלכה בשנת 2014, והאסטרונאוטים החזירו אותם בחזרה לכדור הארץ לבדיקה. מאסה אומרת שהם עדיין עובדים על ניתוח הנתונים. "אבל באופן כללי, הצמחים דומים ביותר לדוגמיות שלנו על הקרקע." כשיסתיימו הבדיקות, המדענים יידעו מה התכולה הכימית של הצמחים, כגון נוגדי חימצון, אנתוציאנינים (פיגמנטים) ופנולים, המגנים על צמחים בעתות מצוקה. בטווח הקצר יותר, היכולת לספק סעודה עומדת בעדיפות הראשונה: האם היינו יכולים לאכול את היבול? זה מה שצוות החללית, מאסה ונאס"א רצו לדעת. אז התשובה היא כן. התברר שהיבול ראוי למאכל מבחינת הרכב החיידקים שבו. ובכל זאת, כשהאסטרונאוטים זרעו קבוצה שנייה של זרעים בקיץ 2015, מאסה נתקלה באתגר חדש: כשמועד הקטיף התקרב, לנאס"א לא היה הליך רשמי כדי לאשר לאנשי הצוות ליהנות מפרי עמלם. "אמרנו, 'יש לנו רק 28 ימים, ואז הם יצטרכו לאכול את זה'," נזכרת מאסה. בעוד השעון מתקתק, ההנהלה מצאה דרך להוסיף את החסה באופן רשמי לתפריט של האסטרונאוטים. ב-9 באוגוסט, צילם קלי תצלום כשהוא עומד בחזית הצמחים המתבגרים. מצחו היה מקומט וארשת פניו רצינית לכאורה. הוא שלח הודעה בטוויטר: "מחר נאכל את היבול הצפוי של Veggie בתחנת החלל space_station@! אבל לפני זה, בואו נצלם #סלפי עם החסה." במהרה הוא נראה כשהוא לועס את החסה בשידור חי בערוץ הטלוויזיה של נאס"א. זה אולי לא נראה עניין גדול במיוחד, אבל עלה יחיד יכול לעשות את כל ההבדל למי שאוכל מזון מיובש משוחזר במשך חודשים. בקטיף במועד מאוחר יותר השתמשה האסטרונאוטית ֶ גי ויטס ן בחסה כדי לעטוף סלט של לובסטר משוחזר. "גם עם תזונה טובה מאד הכוללת מאות פריטים, התפריט יכול להימאס," אומרת מאסה. "אנשים מתחילים להשתעמם. הוספת טעם חדש או מרקם חדש – כמו משהו פריך ועסיסי – יכולה להוסיף נופך מעניין לארוחות הרגילות." וזה לא היתרון הנפשי היחידי. אסטרונאוטים יכולים כמובן לבהות בכדור הארץ שם למטה ולראות את המקומות היפים שבו – ממש את כולם – כל 90 דקות. אך מקומות אלה הם מחוץ להישג יד, תזכורות לכך שמפלס הים הוא כה רחוק. אם יש משהו בסביבה הקרובה שמבצע פוטוסינתזה, הדבר יכול לרומם את רוחם של אנשי הצוות. "זה ההיבט הפסיכולוגי של משהו ירוק שצומח כשאתה נמצא רחוק מהבית," אומרת מאסה.
במחזור הגידול הבא, ניסו האסטרונאוטים לטפח את פרחי הזיניה המסכנים. אחרי כשבועיים הבחין ְקייל לינדגרן באותות האזהרה הראשונים. מים דלפו מהפתילות שהחזיקו את הזרעים. לחות גם החלה להתפשט מהעלים הרכים, שהחלו להתקפל פנימה. צוות Veggie על הקרקע, שהיה אחראי למבצע, החליט שהגיע הזמן להגביר את עוצמת המאוורר. אבל פעילות חוץ רכבית לא מתוכננת של הליכה בחלל, כדי לתקן זרוע רובוטית שנשברה, עיכבה זאת, משום שבחלל, דבר אינו פשוט כמו לחיצה על מתג תוך כדי יציאה מהחללית. בעוד שתכנות מחדש של הגדרות Veggie דורש רק 15 דקות, נאס"א מעדיפה להסיר מסדר היום של האסטרונאוטים כל דבר שהוא בעדיפות נמוכה יותר, כשיש משימה בעדיפות גבוהה. ואז העלים התחילו לנבול. זה דבר רע כשלעצמו. וגרוע מכך, ירקות קמלים עלולים להוות קרקע גידול לעובש, שהגיע איכשהו לחלל יחד עם האסטרונאוטים והמטען. תוך זמן קצר, פלומה לבנה מאיימת החלה לחנוק את הצמחים. עד אז, לינדגרן כבר חזר לכדור הארץ, וקלי קיבל אחריות על הגינה. ב-22 בדצמבר, לפי הוראות מבקרת הקרקע, הסיר קלי את החלקים מכוסי העובש, כמו כתמים מקולקלים על גבי חריץ גבינה, וניגב את הזיניות שנותרו ואת הציוד במגבוני ניקוי. הוא השאיר את המאווררים עובדים בעוצמה גבוהה כדי לעזור בייבוש סביבת הגידול. זה היה ניסיון מוצלח אך היה לו מחיר: זה גרם לצמחים צימאון. קלי מסר זאת לבקרת הקרקע וביקש להשקות את הצמחים. סמלים שהתעקשו לדבוק בהנחיות אמרו לקלי שעוד לא הגיע הזמן. לא עד 27 בדצמבר. "אתם יודעים, נראה לי שאם אנחנו טסים למאדים ואנחנו מגדלים צמחים, אז אנחנו גם יכולים להיות אלה שמחליטים מתי הצמחים זקוקים למים," אמר להם קלי, לפי רישומי האירוע של נאס"א. בסופו של דבר, הם העניקו סמכות לאיש הנמצא בפועל ליד הצמחים, יחד עם דף הנחיות של עמוד שנקרא "מדריך הטיפול בזיניות לגנן בחלל." בידיו של הגנן בחלל, מחצית מהזיניות התאוששו, עליהן נפרשו היטב וצבעם חזר להיות ירוק. נאס"א ראתה את האירוע כדבר חיובי: כעת הם ידעו שיבולים יכולים לשרוד שיטפונות, בצורת ומחלות, וכי הסרת הצמחים הבעייתיים וניקוי יתר הצמחים יכולים למנוע מהפטריות להתפשט. קלי אהב את הפרחים שכעת היו בשיא פריחתם, ונשא עימו את המכל שלהם לכל מקום בחללית לצילום תצלומים, ממש כמו אנשים שמצטלמים עם חולצות רוק כבד בכל העולם. "הוא שאל אם הוא יוכל לקטוף אותן בחג האהבה," מספרת מאסה. הוא נמצא בחלל, הרחק מכל אדם אחר פרט לקומץ חבריו ה"ריחניים" לצוות, במשך יותר מ-300 ימים. נאס"א התירה לו להכין זר מהפרחים. זה היה אחד הרגעים המועדפים של מאסה. "היינו חלק ממשהו שהעניק לו שמחה," היא אומרת.
בניסויים העתידיים המתוכננים עם VEGGIE, המדענים ינסו ללמוד דברים נוספים על חלק זה של הגינון – החלק הנפשי. "שמענו הרבה סיפורים," אומרת מאסה, "אבל לא הצלחנו לאסוף נתונים." הם גם יחקרו באיזו מידה אנשי הצוות באמת רוצים לגנן, איזה חלק מהעבודה מעניק להם הנאה ואיזה חלק נחשב למטלה לא רצויה, כיצד חוש הטעם שלהם משתנה בחלל, ואילו צמחים יכולים לעמוד בטעות אנוש (בלי להעליב, של האסטרונאוטים). הניסויים ב-Veggie ימשיכו במקביל לניסויים בבן לוויה מסוג חדש ומתקדם, Advanced Plant Habitat, מעבדה עצמאית בגודל 116 סמ"ר, עם יותר מ-180 חיישנים והשקיה אוטומטית. המדענים יוכלו לקבוע מהם המשתנים וכך לגלות ולהגדיר את התנאים המדויקים לטיפוח הצמחים – וכיצד הצמחים יכולים לטפח את בני האדם. מערכת לבקרת טמפרטורה שומרת על האוויר בטווח טמפרטורות שאינו חורג מ-0.5°C מהגדרת התרמוסטט. חיישנים מעבירים בחזרה לבסיס נתונים לגבי טמפרטורת האוויר, התאורה, הלחות ורמות החמצן. בעוד ש-Advanced Plant Habitat יכמת את התנאים לגידול מוצלח, Veggie יסייע באפיון התנאים כיצד – ומדוע – יכולים בני אדם לייצר את אספקת המזון שלהם בעצמם. במלים אחרות, באמצעות הבקרים הנוקשים של בית הגידול, יוכלו החוקרים ללמוד אילו צמחים לגדל באופן הטוב ביותר. לאחר מכן, תוך שימוש בפרמטרים אלה, הם יוכלו לבנות מערכת כמו Veggie שהאסטרונאוטים יבואו איתה במגע. האסטרונאוטים הרכיבו את בית הגידול במשך שש שעות באוקטובר 2017, לאחר שהוא נשלח לחלל בשני משלוחים נפרדים. המכשיר האוטומטי נראה כמו תנור מיקרוגל שנבנה להחזיק מעמד… גם בחלל. כבלים עוברים מכאן לשם ומשם לכאן בלוח בקרה. נוריות מחוונים אדומות מהבהבות ליד מתגים. ובתוך תא הגידול, נורות מאירות מהתקרה את הצמחים שמתחת בשילובי צבעים של אולם הופעות. יש אורות אדומים, ירוקים וכחולים כמו ב-Veggie – בתוספת אורות לבנים ואורות אינפרה-אדומים בתדרים קרובים ורחוקים. רוברט ריכטר, מנהל מערכות סביבתיות בחברת סיירה נבדה (Sierra Nevada), שרכשה את אורביטק בשנת 2014, פיקח על המערכת מאתר העיבוד של תחנת החלל על כדור הארץ. הוא עזר לתכנן ולבנות את המעבדה החדשה, כמו גם את Veggie ואת Biomass. כשהחל לעסוק בתחום, לפני כמעט 20 שנה, הוא היה תמים במקצת. “חשבתי לעצמי, כמה כבר קשה לגדל צמחים?” מובן שהוא חצי מתבדח – וכעת הוא יודע שכאשר מנסים לשמור על רמת לחות בטווח של 3 אחוז ממספר נתון, כשיש צורך גם ליצור ולמדוד את האור ואת הלחות, וכשיש לשמור על טמפרטורה ברמה של שבריר מעלה, עדיין רחוקה הדרך בין גידול בזיליקום בעציץ קטן על אדן החלון במטבח, לבין גידול חקלאי של חסה בחלל. הצוות הפעיל את היחידה בנובמבר 2017. ובפברואר השנה נבטו כבר צמחי הניסוי של חודרנית לבנה וחיטה ננסית. עד מהרה הם יתחילו בניסויים כמו ניתוח הדנ"א והשינויים הפיזיולוגיים של הצמחים. חלק הארי של המחקר הקודם בצמחים התמקד בשאלה אם הצמחים בכלל יצליחו לצמוח, אומר רוברט מורו (Robert Morrow), המדען הראשי של סיירה נבדה. האם הם יתרבו מדור לדור? והאם הם יפיקו יבולים בחלל כמו על הקרקע? כן, הוא אומר. מדענים כבר נמצאים מעבר לשאלות בסיסיות אלה. ועליהם לחפור כעת בפרטים מלוכלכים יותר ובמערכות אקולוגיות מורכבות יותר. אסטרונאוטים, לדוגמה, נושפים דו-תחמוצת הפחמן שצמחים יכולים לשאוף. הצמחים בתורם פולטים חמצן, שבני האדם יכולים לשאוף. הפרשות של בני אדם יכולות לשמש לדשן והשקיה. דבר אינו מתבזבז, וכולם מרוויחים.
בסופו של דבר, מאמין מורו, גינה במשלחת לחלל החיצון תהיה דומה יותר ל-Veggie מאשר ל-Advanced Space Habitat. "זה לא מעשי להכניס את כל המרכיבים שיש ב-Advanced Space Habitat למערכת כזו," הוא אומר. עם כל כך הרבה חיישנים וצינורות, הרבה דברים יכולים להשתבש מבחינה מכאנית, וקל יותר לתקן את .Advanced Space Habitat מאשר את Veggie לעת עתה, מדענים זקוקים ל-Advanced Space Habitat כדי לקבוע הנחיות מיטביות לגידול צמחים וכדי להבין כיצד יציאה מכדור הארץ עלולה לשנותם, כדי שיוכלו להנחות אסטרונאוטים בעתיד כיצד לטפל טוב יותר במערכות דמויות Veggie. תוך מבט לעתיד, מאסה מעוניינת לערוך תצפיות על המגעים של אסטרונאוטים עם המכשירים. "האם הם רוצים תמיד לקטוף את העגבניות הבשלות, אבל לא רוצים להשקות אותן כל יומיים?" היא תמהה. תהיה לה להזדמנות לגלות זאת, משום ש- Veggie תגדל את העגבניות הננסיות הראשונות שלה, זן הנקרא רד רובין, בראשית השנה הבאה.
גם מדינות אחרות ממשיכות לערוך ניסויים. סין למשל, מתכוונת לשלוח השנה תולעי משי וזרעי תפוחי אדמה לירח על סיפון החללית 4-Chang’e. כשתולעי המשי יבקעו מהביצים, הן ייצרו דו- תחמוצת-הפחמן, שצמחי תפוחי האדמה יוכלו לקלוט ולהפוך לחמצן, שתולעי המשי יוכלו לקלוט. מחקר זה אינו רק עוזר לאנשים שנמצאים מעבר לאטמוספרה. יצירת מערכות גידול עצמאיות יכולה גם לסייע לחקלאים על כדור הארץ לגדל יבולים כל השנה או לטפח צמחים עם שפע חלבון ותנובה גבוהה. יבוא יום והמחקר יוביל למערכות גידול עמידות וחזקות דיין כדי לספק מזון לנוסעים בחלל. ואז, נוסעים אלה יוכלו לעטוף כל דבר שירצו בחסה, ולעשות את דרכם בחלל תוך כדי יכולת ליהנות מנגיסות עסיסיות.
שרה סקולס היא מחברת הספר יוצרים קשר: ג'יל טרטר והחיפוש אחר אינטליגנציה מחוץ לכדור הארץ
