6）宇宙での農業　北宅善昭（大阪府立大学）

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Published Nov 25, 2020

将来、人が長期間宇宙に滞在する場合、その生存に不可欠な食料の生産、空気や水の浄化、物質リサイクルなどを閉鎖環境下で行なう閉鎖生態系生命維持システムが必要となります。そこでは、人を含む動物の呼吸により排出されるC O2は植物の光合成で吸収・固定され、その時に生ずるO2が動物の呼吸に利用されます。また、動物の排泄物や植物の非可食部は、酸化されて水やC O2、およびその他の無機物に変換されるので、その酸化に必要なO2の供給および発生するC O2の吸収も植物の光合成が担えます。さらに有害な微量ガスや不快臭気の吸収、除去も植物に依存できます。また飲用水には、栽培植物からの蒸散水を凝縮して用います。さらに、生鮮野菜を摂取し、生きた植物と接触することは、精神的ストレス緩和に有効です。したがってCELSSでは、食料生産機能に加えて、ガス処理、水処理、ストレス緩和機能などをもつ多機能植物栽培システムが重要です。地上とは異なる環境下、限られた空間・資源・エネルギーの中で安全かつ計画的に食料を人に供給するためには、健全に成長する植物の挙動を正確に把握し、生産速度を最大にする環境制御が必要です。その環境制御技術を確立するためには、植物のガス交換および成長に対する光強度、明暗周期、光の波長、温度、湿度、C O2濃度、気流などの影響に加えて、微小重力や低圧環境など宇宙特有の環境の影響を把握することが重要です。これまで、ISSなどでの微小重力環境を利用することにより、植物の生理生態における重力影響解明の基礎研究が行われてきました。しかし宇宙農場では、食料としての植物の高速大量生産を追求しなければならなりません。本研究では、サツマイモを対象として、その栽培装置を開発中です。サツマイモは食用となる根部および茎葉部に栄養素がバランス良く含まれ、その可食部比率は95％以上です。さらにビタミンA、C およびE、食物繊維、タンパク質などが豊富であり、特に茎葉部には抗酸化物質を豊富に含みます。また枝を挿し木して容易に増殖できます。空間容積、エネルギー使用量が限られる宇宙農場では、蔓性の茎葉部を収穫して葉面積密度を適正に制御し、収量を高めることができます。これまでの研究結果に基づく試算では、1人あたりの必要栽培面積は54 m2であり、例えば3×3×3 m3の栽培空間に6段の栽培棚を設置すると、1人分の食料生産と同時に、蒸発散により1日約200Lの清浄水を回収できます。なお地上の一般農地での作物生産では、この6倍以上の耕地面積が必要です。以上のような宇宙での植物栽培技術の開発は、地上では重力の影響で覆い隠されていた植物と環境との相互影響についての本質、例えば流体である大気と植物の相互影響や重力の潜在的な生物影響を解明することに繋がり、地上での農業生産において、ガス交換（光合成や蒸散）促進、高温障害回避、水収支改善などに結びつく新たな技術の発展に繋がることが期待できます。また閉鎖系植物生産の応用例として、最近注目されている植物工場栽培への展開が考えられます。例えば、明期には光合成によりCO2を吸収し、O2を放出する植物と、常時O2を吸収し、CO2を放出するキノコの栽培室を連結し、両者の成長を促進することができます。またキノコの培地に植物残渣を用いることも可能です。さらに植物成長計測・情報解析とフィードバック・フィードフォワード制御に基づく栽培環境制御技術は、自動化植物工場への応用が期待されます。
2020/2/29（土）に開催予定でしたサイエンスのひろば　「宇宙と科学の未来を語ろう！」～宇宙に生きるため～　でご紹介予定でした内容を動画にまとめました。
「宇宙に行くとどうなるの？」パネルディスカッション　是非ご覧ください。（全部で7つございます。）

1）「サイエンスのひろば」パネラー紹介　東谷篤志（東北大学）
https://youtu.be/gyy5txd86iM
2）宇宙の一人野球　古川聡（宇宙航空研究開発機構）
https://youtu.be/M0gbS_5Ibnk
3）宇宙のメダカ　茶谷昌弘（昭和大学）
https://youtu.be/jUpoY6gUD70
4）宇宙のマウス　高橋智（筑波大学）
https://youtu.be/DeR01Ecx4Dk
5）宇宙のごはん　平坂勝也（長崎大学）
https://youtu.be/bSi8fKv5XUY
6）宇宙での農業　北宅善昭（大阪府立大学）
https://youtu.be/SIQwhne8p1I
7）宇宙も平気なクマムシ　國枝武和（東京大学）
https://youtu.be/ERKDgQ1Cykw

Category: ドキュメンタリー - Documentary
Tags: JAXA, 有人宇宙活動, 宇宙実験

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