Znak Politechniki Warszawskiej

Kosmiczni plantatorzy

Zespół SAMPLE tworzą studenci Studenckiego Koła Astronautycznego i Koła Naukowego Biotechnologów Herbion, fot. SKA

Zespół SAMPLE tworzą studenci Studenckiego Koła Astronautycznego i Koła Naukowego Biotechnologów Herbion, fot. SKA

Kinomani kojarzą zapewne „Marsjanina” Ridleya Scotta i widok Matta Damona, rozbitka na Czerwonej Planecie, próbującego w nietradycyjnych warunkach uprawiać ziemniaki. Jego filmowe zmagania z naukowego punktu widzenia miały niewiele sensu, pobudzały jednak do refleksji nad możliwościami wyhodowania roślin jadalnych w warunkach innych niż ziemskie. Nad takim dylematem skupili się nasi studenci uczestniczący w międzynarodowym projekcie IGLUNA 2020.

Mowa o młodych badaczach ze Studenckiego Koła Astronautycznego (działającego przy Wydziale Mechanicznym Energetyki i Lotnictwa) oraz Koła Naukowego Biotechnologów Herbion (związanego z Wydziałem Chemicznym), którzy działają pod opieką dr. hab. inż. Jana Kindrackiego, prof. PW. Tworzą oni jeden z 15 zespołów biorących udział w wyzwaniu stworzonym przez Swiss Space Center we współpracy z Europejską Agencję Kosmiczną. Celem jest opracowanie technologii służącej idei eksploracji kosmosu, pomocnej w tworzeniu ludzkiego habitatu w ekstremalnym środowisku, np. na Księżycu.

Księżycowy ogródek

Nasi studenci postanowili zaprojektować system podtrzymywania życia roślin w przestrzeni kosmicznej. Podobne projekty wybrało jednak również sporo pozostałych drużyn, dlatego reprezentanci SKA i Herbionu chcieli się wyróżnić.

– Pomyśleliśmy o niewielkich habitatach, w których astronauci spędzają czas. Każdy ich metr sześcienny jest niezwykle cenny, dosłownie i w przenośni. Przede wszystkim koszt budowy poza Ziemią jest ogromny, a dodatkowo taki habitat to na tyle mała przestrzeń, że dodanie do niej modułu do hodowli roślin wpłynęłoby znacząco na komfort przebywania w tym miejscu. Powstał więc pomysł stworzenia oddzielnego miejsca poza habitatem, które stałoby się swoistym ogródkiem chronionym przed ekstremalnymi warunkami. Warunki w jego wnętrzu byłyby dostosowane do potrzeb przechowywanych tam organizmów, które często są mniej wymagające niż ludzie. Mogłyby to być nie tylko rośliny, ale różnego rodzaju próbki biologiczne, grzyby, a może nawet niektóre bezkręgowce – opowiada Joanna Majsak, wicekoordynator projektu. Dodatkową zaletą projektu miałby być fakt, że mógłby on być również wykorzystywany w ziemskich warunkach, tam, gdzie klimat nie sprzyja wzrostowi roślin.

Idea zyskała nazwę SAMPLE, która jest akronimem Semi-Autonomous Modular Plant and other Life-sustaining Experiment, co w wolnym tłumaczeniu może oznaczać eksperymentalny półautonomiczny moduł do przechowywania próbek biologicznych.

Jednym z głównych założeń było stworzenie systemu modularnego. Każdy z jego elementów działałby autonomicznie i w każdym mogłyby panować odmienne warunki. Specjalny program kontrolowałby panujące w modułach warunki. Nadzór z wnętrza habitatu byłby możliwy, choć niekonieczny. Informacje o tym, co dzieje się w środku, byłyby przesyłane do astronautów, którzy na podstawie danych i zdjęć ocenialiby, czy nadszedł już czas na zabranie „zielonego pudełka” do habitatu i wyjęcie z niego dojrzałej rośliny.

Grafika obrazująca działanie modularnego systemu SAMPLE.

Wymuszona ewolucja pomysłu

Uczestnicy pierwszej edycji projektu IGLUNA swoje koncepcje testowali podczas kampanii na lodowcu. W tym roku postanowiono zmienić tę lokalizację i zapowiedziano przeprowadzenie ostatniego etapu konkursu na szwajcarskiej górze Pilatus. Ze względu na silne wiatry, deszcz, temperaturę sięgającą 30 stopni, a także możliwe burze i grad – miała się ona okazać nie lada wyzwaniem. Czym innym są bowiem warunki laboratoryjne, a czym innym nieprzewidywalne otoczenie naturalne.

Ostatecznie, ze względu na pandemię, stacjonarną kampanię testową odwołano, a finał został zaplanowany w wersji wirtualnej.

Rzeżucha, szpinak i sałata kiełkujące pod czujnym okiem studentek KNB Herbion.

Wszystkie te zmiany wymuszały dokonywanie modyfikacji w studenckim pomyśle. Główne założenie drużyny SAMPLE wyewoluowało więc do idei sprawdzenia, czy możliwe jest stworzenie zamkniętego obiegu materii i zrobienie tego w duchu low-tech. Główną rolę odgrywa w tym planie dobór składników odżywczych dla roślin, testowanie różnorodnych narzędzi do produkcji dwutlenku węgla, ale także walka z niemile widzianym towarzystwem – w tym przypadku pleśnią. Zespół testuje m.in. sterylizację podłoża z włókna kokosowego. Prace były przez długi czas utrudnione przez mocno ograniczony, spowodowany pandemią koronawirusa, dostęp do uczelnianego laboratorium, dlatego studenci korzystali z oryginalnych rozwiązań, takich jak sterylizacja materiałów w… domowym piekarniku.

Podział zadań

Działania projektowe zespołu SAMPLE obejmują kilka obszarów. Za sprawy związane z aspektami biologicznymi są odpowiedzialne dwie studentki KNB Herbion, Justyna Najczuk i Paulina Walczak. Ich główne zadanie to przeprowadzanie licznych testów i sprawdzanie warunków do hodowli roślin w środowisku hermetycznym. W swojej pracy wykorzystują m.in. drożdże z kolekcji dr hab. Jolanty Mierzejewskiej (WUT Yeast Collection). – Hodujemy je w warunkach anaerobicznych (beztlenowych, przyp. red.) w celu dostarczenia dwutlenku węgla, który jest niezbędny do wzrostu roślin – mówi o testowanych drożdżach Paulina Walczak.

Do zadań mechaników, Pawła Lekana i Ryszarda Zawiły, należy m.in. design termiczny, tworzenie modelu 3D, projektów mocowań, łączeń i dbanie o szczelność konstrukcji. Osobną grupę tworzą osoby odpowiedzialne za software i elektronikę – Blanka Lewonowska i Mikołaj Owczarzak dbają o zasilanie modułu i przygotowanie czujników wilgotności, ciśnienia i temperatury. To również do nich należy opieka nad programem fotografującym roślinę wewnątrz modułu, a także dbanie o kontrolę światła i obiegu powietrza wewnątrz modułu. Inżynierią systemów zajmuje się Damian Grabowski, promocją projektu Justyna Wiśniewska, natomiast ogół działań koordynują Kacper Witasiński wraz ze wspomnianą wcześniej Joanną Majsak.

 

 
Wielki finał wkrótce

Choć pandemia pokrzyżowała plany i organizatorów, i uczestników, to ci pierwsi starają się dopingować młodych eksperymentatorów, by nie tracili zapału i chęci do rozwijania swoich projektów. W lipcu będziemy mogli zobaczyć, jak zespoły z całego świata wywiązały się ze swoich zadań – 10 lipca rozpoczną się wirtualne prezentacje studenckich rozwiązań, a 11 lipca o 13:00 efekty swojej pracy zaprezentują członkowie grupy SAMPLE. 

Zachęcamy do śledzenia profilu SAMPLE - Igluna Project na Facebooku.