Android-based Thermal Monitoring of Spinach (ANTHEMS) ist ein Experiment, das von einer multidisziplinären Gruppe unter der Leitung von Lucie Poulet vom Institut Pascal der Universität Clermont-Auvergne durchgeführt wird.
Wissenschaftliches Ziel
Bei Langzeit-Raumflügen sollte der großflächige Anbau von Pflanzen zur Nahrungsmittelproduktion, Wasserwiederaufbereitung und Revitalisierung der Luft in Betracht gezogen werden.
Es wird jedoch praktisch unmöglich sein, eine homogene Luftströmung in einem sehr großen Raum mit Pflanzenkulturen unter reduzierter Schwerkraft aufrechtzuerhalten.
Um das Pflanzenwachstum unter diesen Bedingungen vorhersagen zu können, ist es daher notwendig, den daraus resultierenden suboptimalen Gasaustausch zu berücksichtigen. Die während des Fluges gesammelten Daten werden in ein mechanistisches Modell eingelesen, das es uns ermöglicht, die Reaktion der Pflanzen in einer Umgebung mit reduzierter Schwerkraft besser zu verstehen und ihre Produktion vorwegzunehmen.
Letztendlich können dadurch regenerative Lebenserhaltungssysteme verbessert werden, wie das künstliche Ökosystem MELiSSA (Micro-Ecological Life Support System Alternative) der Europäischen Weltraumorganisation (ESA), damit sie effizienter, robuster und zuverlässiger werden.
Hier geht es darum, den Gasaustausch (einschließlich Photosynthese und Transpiration) von Pflanzen unter verschiedenen Schweregraden und Belüftungsgeschwindigkeiten zu quantifizieren, indem die Oberflächentemperatur von Spinatblättern mit Android-Wärmebildkameras gemessen wird.
Die Schwerelosigkeit verändert die natürliche Konvektion, verändert die Grenzschicht um die Blätter und stört den Gasaustausch mit der Atmosphäre. Langfristig kann dies zu einer Beeinträchtigung des Pflanzenwachstums führen. Frühere Experimente haben gezeigt, dass bei ausreichender Belüftung ein normaler Gasaustausch stattfindet und sich Pflanzen in der Schwerelosigkeit wie unter 1 g entwickeln können.
Beschreibung des Versuchsaufbaus
Das Experiment besteht aus einem abgeschlossenen Bereich, in dem vier Spinatsetzlinge platziert werden, die mit Agar in fester Form gezüchtet wurden – ein Geliermittel, das Pflanzen ausreichend Wasser und Nährstoffe liefert.
Die Oberflächentemperatur wird mit Hilfe einer Wärmebildkamera ermittelt, die über jeder Pflanze angebracht ist. Diese FLIR ONE-Kameras funktionieren mit Android-Telefonen und sind sehr leicht und klein im Gegensatz zu den herkömmlichen, sperrigen Infrarotkameras, die üblicherweise verwendet werden, um Pflanzen-Infrarotbilder vor Ort zu erhalten.
Die Messung der Oberflächentemperatur von Pflanzen mit dieser Art von Geräten ist noch nie zuvor in Schwerelosigkeit durchgeführt worden. Die Neuheit dieses Experiments beruht auch darauf, dass die Bilder gleichzeitig von verschiedenen Pflanzen während eines Parabelfluges aufgenommen werden.
Anwendungen des Experiments
Die direkte Anwendung dieses Experiments wird die Entwicklung eines Wissensmodells über das Pflanzenwachstum in einer Umgebung mit reduzierter Schwerkraft sein.
Damit wird auch eine leichter zugängliche Technologie zur Messung der Oberflächentemperatur von Pflanzen validiert, die zu einer breiteren Verfügbarkeit von Überwachungsinstrumenten städtischer und ländlicher Pflanzenkulturen führen kann.
Längerfristig wird dieses Experiment die Entwicklung von Lebenserhaltungssystemen auf der Basis biologischer Prozesse (insbesondere Pflanzen) ermöglichen, die für die bemannte Weltraumerforschung des Sonnensystems notwendig sind. Zum Beispiel die Reise zu Mars und darüber hinaus…