دانشمندان یک قدم به رشد موفق گیاهان در فضا نزدیکتر شده اند

انگیزه این نظارت بر رشد گیاهان از راه دور، نیاز فضانوردان به رشد پایدار سبزیجات درحالی است که آنها در مأموریت‌های طولانی هستند.

محققان دانشگاه ایلینوی اربانا-شمپین در مجله Device گزارش دادند که حسگرهای جدید و منعطف می‌توانند روی اطلاعات رشد گیاهان بدون دخالت انسان نظارت کرده و آن را منتقل کنند.

پروفسور «یینگ دیائو»، استاد مهندسی شیمی و بیومولکولی، گفت: «حسگرهای پلیمری در برابر رطوبت و دما مقاوم هستند و می‌توانند بیش از 400 درصد منعطف شوند. آنها در حین رشد به گیاه متصل می‌مانند و یک سیگنال بی‌سیم را به محل نظارت از راه دور ارسال می‌کنند.»

امکان نظارت از راه دور بر گیاهان

این مطالعه توسط کمک مالی ناسا انجام شد تا بررسی کند که چگونه از فناوری پوشیدنی برای امکان‌پذیرکردن‌ کشاورزی در فضا استفاده می‌شود. انگیزه این کار، نیاز فضانوردان به رشد پایدار سبزیجات درحالی است که آنها در مأموریت‌های طولانی هستند.

«سیکینگ وانگ»، دانشجوی فارغ‌التحصیل و اولین نویسنده این مطالعه، گفت: «ما این کار را با این فکر شروع کردیم که فقط چند ماه طول می‌کشد تا کامل شود. بااین‌حال، به‌سرعت متوجه شدیم که پلیمر ما خیلی سفت و سخت است. ما مجبور شدیم بسیاری از اجزا را دوباره فرموله کنیم تا نرم و منعطف‌تر شوند و روش چاپ خود را به‌گونه‌ای تنظیم کنیم که مونتاژ ریزساختارهای داخل دستگاه را کنترل کنیم تا در طول فرآیند چاپ و پخت، بلورهای بزرگی تشکیل ندهند.»

این تیم روی یک دستگاه بسیار نازک تمرکز کردند که به مهار رشد کریستال در هنگام مونتاژ و چاپ کمک می‌کند.

وانگ گفت: «پس از پرداختن به مسائل مربوط به قابلیت کشش و مونتاژ، مجبور شدیم مشکلات ناشی از کار با وسایل الکترونیکی پوشیدنی در رطوبت بالا و با نرخ رشد سریع را برطرف کنیم. ما به نتایج قابل تکرار نیاز داشتیم، بنابراین حسگرها نمی‌توانند در طول آزمایش‌های رشد از بین بروند یا از کار بیفتند. درنهایت به یک الکترود و رابط بدون درز رسیدیم که تحت تأثیر شرایط سخت قرار نگرفت.»

سنسور SPEARS2 محصول سه سال کار سخت است و ثابت می‌کند که علم کاربردی به‌ندرت لحظات یورکا را تجربه می‌کند.

آندره لیکی، رهبر مطالعه گفت: «این یک پیشرفت فنی هیجان‌انگیز در توانایی ما برای انجام اندازه‌گیری‌های دقیق، بدون آسیب به رشد گیاه است. من مشتاقانه منتظرم تا ببینم چگونه می‌توان جدیدترین ابزارها برای بررسی فرآیندهای ژنومی و سلولی را تکمیل کرد.»

یک قدم رو به رشد

آنها همچنین اظهار داشتند که از کشف همه راه‌هایی که این تحقیق به پیشرفت ادامه می‌دهد، هیجان‌زده می‌شوند.

برای مثال، این مطالعه به بررسی گیاهانی مانند ذرت می‌پردازد که عمدتاً به سمت بالا رشد می‌کنند. بااین‌حال، محققان قصد دارند روش خود را برای ایجاد سیستمی که بتواند رشد رو به بالا و بیرونی را نظارت کند، ارتقا دهند.

این تیم گفت که آنها همچنین درحال کار روی توانایی تشخیص و نظارت بر فرآیندهای شیمیایی از راه دور هستند.

دیائو می‌گوید: «من فکر می‌کنم جامعه تحقیقاتی فناوری پوشیدنی برای مدت طولانی گیاهان را نادیده گرفته است. ما می‌دانیم که آنها استرس زیادی را در طول سازگاری با آب‌وهوا تجربه می‌کنند و من فکر می‌کنم فناوری می‌تواند نقش مهمی در پیشرفت درک ما ایفا کند. بنابراین ما می توانیم اطمینان حاصل کنیم که گیاهان در آینده سالم، شاد و پایدار هستند. چه درزمینه فضا باشند، چه در سیارات دیگر و یا درست در اینجا روی زمین.»