La alimentación es la primera línea de defensa para mantener la salud y el rendimiento de los astronautas. Los alimentos preenvasados se han utilizado para satisfacer las necesidades nutricionales de los astronautas desde el inicio del programa espacial y seguirán siendo la base del sistema alimentario en las primeras misiones de exploración. Sin embargo, las misiones a Marte podrían durar hasta tres años. En ese tiempo, los nutrientes y vitaminas clave (como las vitaminas B1, C y K) de las versiones actualmente disponibles de los alimentos preenvasados empezarán a perder eficacia y los alimentos también pueden sufrir un descenso en su palatabilidad y aceptabilidad.
Aunque existen varias opciones para suplir el sistema alimentario de exploración, la mayoría requieren un importante desarrollo tecnológico y una compleja infraestructura adicional. Se ha demostrado que las plantas (y los cultivos en particular) se adaptan bien al entorno de los vuelos espaciales y han sido cultivadas y consumidas por varias tripulaciones en la Estación Espacial Internacional (ISS). El hardware necesario para cultivar plantas en el espacio también se ha desarrollado y demostrado en una medida razonable. Aunque siguen existiendo desafíos, la adición de plantas de cultivo como medio para proporcionar nutrición adicional a la dieta de la tripulación se considera una opción viable para reducir el riesgo actualmente asociado con el desarrollo de un sistema de alimentación para la exploración.
Los sistemas actuales de cultivo en la ISS incluyen Veggie y el Advanced Plant Habitat (APH). Ambas instalaciones fueron diseñadas como instalaciones de investigación para investigar cuestiones científicas fundamentales relacionadas con el crecimiento de las plantas en el espacio. Veggie es un sistema relativamente sencillo y básico abierto al entorno de la cabina, mientras que APH es una instalación mucho más compleja con un gran número de sensores y un control ambiental cerrado. Sin embargo, ninguna de las dos instalaciones fue diseñada para ser una instalación operativa de producción de cultivos con el fin de suministrar a la tripulación productos frescos suplementarios.
Para apoyar un sistema alimentario de exploración con cultivos, será necesario abordar nuevos enfoques que se basen en nuestras experiencias actuales de crecimiento de plantas y las adapten para cumplir con las nuevas misiones y las limitaciones operativas y ambientales.
Tu reto es diseñar un sistema de producción de cultivos suplementarios que apoye a una tripulación en una misión de exploración de larga duración a Marte y de vuelta a la Tierra, o en una misión a un hábitat de superficie temprana en la Luna o Marte. Su solución podrá tener en cuenta si el sistema podría ser almacenable cuando no esté en uso y deberá especificar el tamaño de la tripulación a la que pretende dar soporte. Las primeras misiones que la NASA está considerando incluirían entre 4 y 6 personas.
Al planificar el sistema, hay que tener en cuenta otras limitaciones de los vuelos espaciales que influirán en la creación de un sistema eficiente y funcional. Por ejemplo, el peso y el espacio en el vehículo de la misión es una consideración importante. En la fase de salida de la misión, los alimentos preenvasados pueden satisfacer todas las necesidades nutricionales de la tripulación y eso puede ocupar un volumen importante en el vehículo de tránsito a Marte cuando comience la misión. En consecuencia, asignar espacio para un sistema de cultivo suplementario totalmente desplegado al inicio de la misión puede no ser la solución más eficiente para satisfacer las necesidades nutricionales del sistema. Puede que en el viaje de vuelta sea más importante la suplementación nutricional de los cultivos y en ese momento se puede considerar la posibilidad de utilizar el espacio que se había asignado a los alimentos preenvasados que se habrán consumido.
Del mismo modo, un sistema de producción de cultivos destinado a un hábitat de superficie temprano en la Luna o Marte también puede beneficiarse de la eficiencia de volumen asociada a un sistema desplegable.
También hay que tener en cuenta el entorno de tránsito. Debe considerar las posibles implicaciones de operar en el entorno de radiación del espacio profundo y la exposición a la Radiación Cósmica Galáctica (GCR) de alta energía y a los Eventos de Partículas Solares (SPE). Considere las limitaciones de la misión y del vehículo, ya que sería preferible contar con sistemas que sean eficientes en cuanto a masa, fiables, fáciles de mantener y operar, y que puedan guardarse cuando no se necesiten para optimizar el uso del volumen al principio de la misión.
A la hora de desarrollar tu solución, puedes (pero no estás obligado a) tener en cuenta lo siguiente: