Zelené plíce ve vesmírném chladu: Jak Thomas Heatherwick navrhl zahradu pro život mimo Zemi

Thomas Heatherwick (známý svými organickými stavbami jako Little Island v New Yorku nebo pavilon Seed Cathedral) vychází z konceptu biofilie – tedy vrozené lidské potřeby být v kontaktu s přírodou.

Podle Heatherwicka je největší hrozbou pro astronauty na dlouhých misích (např. při cestě na Mars) psychické strádání ze sterilního prostředí ze skla a kovu. Space Garden proto nevznikla jen jako „továrna na kyslík a kalorie“, ale především jako terapeutické srdce budoucích vesmírných stanic a mimozemských základen. Je to místo, kde se lidé mohou dotknout hlíny, vnímat vůni listů a sledovat přirozený růst života v kontrastu s chladným vesmírným nekonečnem.

Koncept se opírá o modulární, vysoce estetické a technologicky pokročilé systémy, které řeší extrémní podmínky mikrogravitace a omezených zdrojů.

1. Organické skleníkové „Pody“

Zahrada se neskládá z plochých záhonů, ale z aerodynamických modulů (tzv. podů) vyrobených z ultralehkých kompozitních materiálů. Tyto moduly připomínají obří semena nebo kokony. Zajímavostí řešení je rotace pro simulaci gravitace. Aby totiž rostliny věděly, kterým směrem zapustit kořeny a kam růst (geotropismus), jednotlivé pody uvnitř vesmírného modulu pomalu rotují. Vytvářejí tak slabou odstředivou sílu, která nahrazuje zemskou přitažlivost.

2. Uzavřený metabolický okruh (Zero-Waste)

Systém funguje jako dokonalý mikrokosmos, kde odpad jednoho organismu je potravou pro druhý. Využívá aeroponie a hydroponie, kdy kořeny rostlin visí volně ve vzduchu uvnitř podů a jsou v přesných intervalech ostřikovány mlhou bohatou na živiny. To šetří až 95 % vody oproti běžnému pěstování v půdě. Důležitá je také symbióza s řasami a houbami, součástí systému jsou proto bioreaktory s mikrořasami, které absorbují CO₂ vydechovaný posádkou a produkují kyslík násobně rychleji než běžné listnaté rostliny. Podhoubí (mycelium) zase slouží k recyklaci organického odpadu a pomáhá čistit vodu.

3. Kinetická architektura

Moduly jsou vybaveny mechanickými lamelami, které připomínají okvětní lístky. Tyto lamely se automaticky rozevírají a přivírají, čímž regulují množství dopadajícího světla (ať už ze speciálních celospektrálních LED diod, nebo z filtrovaného slunečního záření ve vesmíru) a udržují optimální mikroklima.

Heatherwick zdůrazňuje, že výzkum vesmírného pěstování je klíčem k přežití na Zemi. Technologie vyvinuté pro Space Garden mají okamžité uplatnění v oblastech postižených suchem, v pouštních oblastech nebo v přelidněných megapolích:

Vertikální městské farmaření: Minimalizace prostorových a vodních nároků, skvělé řešení do jakéhokoli městského prostředí.

Extrémní odolnost: Pěstování plodin v uzavřených systémech nezávisle na okolním znečištění či extrémních výkyvech počasí.

Pěstování rostlin ve vesmíru není jen záležitostí sci-fi vizí Thomase Heatherwicka. Ve skutečnosti se jedná o více než 75 let intenzivního vědeckého výzkumu. Od prvních semínek vystřelených do suborbitálního prostoru až po čerstvý salát, který dnes běžně jedí astronauti na Mezinárodní vesmírné stanici (ISS), lidstvo ušlo obrovský kus cesty. Níže najdete kompletní přehled toho, co všechno už lidé při pokusech o mimozemské zemědělství podnikli a vyzkoušeli.

1. Rané začátky: První semínka ve vesmíru (1940–1970)

Úplně první pokusy se nezaměřovaly na to, jak rostliny pěstovat, ale zda vůbec dokážou přežít drsné vesmírné záření.

• 1946 (První pasažéři): USA vyslaly semena kukuřice na palubě ukořistěné německé rakety V-2 do výšky přes 100 km. Vědci zkoumali vliv kosmického záření na jejich genetický kód po návratu na Zemi.
• 1971 (Měsíční stromy): Během mise Apollo 14 obletěly stovky semen stromů (borovice, sekvoje, javory) Měsíc. Po návratu byly zasazeny po celých USA a dodnes rostou jako takzvané „Moon Trees“. Výzkum ukázal, že pobyt ve vesmíru na jejich klíčivost a růst neměl negativní vliv.

2. První vesmírné skleníky (1970–1990)

S příchodem prvních orbitálních stanic (Saljut, Skylab, Mir) začal skutečný výzkum pěstování v mikrogravitaci. Vědci narazili na obrovský problém: rostliny ve vesmíru ztrácejí orientaci. Na Zemi vědí, kde je „dole“ (gravitace táhne kořeny) a kde „nahoře“ (slunce táhne stonky). V beztíži tento systém kolabuje.

• 1982 (Saljut 7 – První květ): Sovětským kosmonautům se na palubě stanice Saljut 7 podařil historický průlom. V miniaturním skleníku Oasis poprvé přiměli rostlinu huseníček rolní (Arabidopsis) vykvést a vyprodukovat životaschopná semena. Tím dokázali, že rostliny mohou ve vesmíru projít kompletním životním cyklem.
• Stanice Mir a projekt Svet: V 90. letech na stanici Mir fungoval společný rusko-americký skleník Svet. Vědci zde úspěšně vypěstovali několik generací pšenice a zkoumali, jak mikrogravitace ovlivňuje genetickou stabilitu rostlin.

3. Éra ISS: První vesmírná sklizeň k jídlu (21. století)

Na Mezinárodní vesmírné stanici (ISS) se výzkum přesunul od teoretické botaniky k praktické produkci potravin. Klíčovou roli zde hrají dva specializované systémy:

Veggie (Vegetable Production System)

Jednoduchý, nízkonákladový systém, který používá speciální „polštářky“ se substrátem z páleného jílu a hnojiva. Rostliny jsou osvětlovány červenými, modrými a zelenými LED diodami.

• Historický milník (2015): Astronauti na ISS poprvé oficiálně ochutnali jídlo vypěstované přímo ve vesmíru – šlo o červený římský salát (odrůda Outredgeous). Před konzumací ho museli otřít dezinfekčními ubrousky kvůli obavám z vesmírných bakterií.
• Další plodiny: V systému Veggie se od té doby úspěšně vypěstoval listový hořčičák, zinnia (první okrasná květina vykvetlá na ISS), a dokonce i trpasličí rajčata.

APH (Advanced Plant Habitat)

Na rozdíl od Veggie je APH zcela uzavřený, plně automatizovaný systém s více než 180 senzory. Vědci na Zemi mohou z řídicího střediska NASA kontrolovat vlhkost, teplotu, hladinu CO₂, kyslíku a intenzitu světla.

• 2021 (Vesmírné tacos): V APH se podařilo poprvé vypěstovat pálivé chilli papričky (odrůda Espaňola Improved). Pěstování trvalo 137 dní a astronauti si jimi vylepšili své hovězí tacos. Papričky byly zvoleny záměrně – jsou bohaté na vitamín C a ve vesmíru, kde astronauti kvůli překrvení dutin ztrácejí chuť, nabízely výrazné zpestření jídelníčku.

4. Simulace lunární a marsovské půdy (Regolit)

Jedna věc je pěstovat rostliny v hydroponických roztocích na oběžné dráze, druhá je vypěstovat je přímo v mimozemské půdě při budoucích misích na Měsíci a Marsu.

• 2022 (Skutečná měsíční půda): Vědci z floridské univerzity dosáhli neuvěřitelného úspěchu. Získali od NASA malé množství skutečného měsíčního prachu (regolitu), který přivezly mise Apollo 11, 12 a 17. Zasadili do něj huseníček. Rostliny sice vyklíčily a rostly pomaleji než v kontrolním vzorku ze zemské sopečné půdy (měsíční prach je pro ně toxický a stresující), ale dokázaly, že měsíční regolit lze s úpravami použít k pěstování.
• Simulovaný marsovský regolit: Vědci po celém světě běžně experimentují se simulovaným marsovským prachem (který má sice minerály, ale chybí mu organická složka a obsahuje nebezpečné chloristany). Zjistilo se, že v něm překvapivě dobře rostou rajčata, žito a vikev, zejména pokud se půda obohatí o hnojivo nebo přirozené bakterie.

Přestože máme za sebou desítky úspěšných sklizní, pěstování na dlouhých misích má stále velké překážky:

• Voda se chová divně: V beztíži se voda nesákne dolů. Má tendenci se lepit na kořeny a tvořit kolem nich vodní bubliny, což kořeny doslova udusí (rostlina nemá kyslík). Systémy proto musí vodu dávkovat extrémně přesně.
• Absence větru: Na Zemi vítr ohýbá stonky, což stimuluje produkci ligninu a rostliny díky tomu sílí. Bez proudění vzduchu jsou vesmírné rostliny křehké a slabé. Na stanicích proto musí neustále běžet ventilátory.
• Radiace: Silné kosmické záření může poškodit DNA semen skladovaných pro budoucí generace.

Lidstvo však dokázalo, že vesmírné zahradničení je možné. Každý salát snědený na ISS nás posouvá o krok blíže k soběstačným základnám na Měsíci a Marsu. Dobývání vesmíru NAZDAR!

Zdroj: Heatherwick Studio; TED Talk: Thomas Heatherwick; Dezeen; Designboom; NASA – Biological and Physical Sciences (BPS); University of Florida – Moon Plant Research; ESA (Evropská vesmírná agentura)