GREENCube[1] is the first space vegetable garden experiment launched into orbit with the maiden flight of the European Space Agency's (ESA) new VEGA-C launcher from the Kourou base in French Guiana, together with the LARES2 scientific satellite and five other nano-satellites. The micro vegetable garden measuring 30 x 10 x 10 centimetres was designed by an all-Italian scientific team consisting of ENEA, the Federico II University of Naples and Sapienza University of Rome, in the role of coordinator and contractor with the Italian Space Agency (ASI).
Based on closed-loop hydroponics and equipped with specific lighting, temperature and humidity control systems to meet the restrictive requirements of space environments, GREENCube is able to guarantee a complete growth cycle of micro-vegetables selected from among the most suitable to withstand extreme conditions – in this case watercress – at high productivity, for 20 days of experiments.
Housed in a pressurised, confined environment, GREENCube is also equipped with an integrated hi-tech sensor system for remote monitoring and control of environmental parameters, growth and plant health, and will transmit all acquired data to the ground in total autonomy. The satellite consists of two units: the first contains the micro-vegetables, the cultivation and environmental control system, the nutrient solution, the necessary atmosphere and the sensors; the second unit houses the spacecraft's management and control platform.
“Space research is focusing on the development of bio-regenerative systems to support life in space. Plants play a key role as a source of fresh food to supplement pre-packaged food rations and ensure a balanced nutritional intake, which is essential for human survival in harsh environmental conditions”, explains Luca Nardi of the ENEA Biotechnology Laboratory. "Small soil-less cultivation systems such as the GREENCube can play a key role in meeting the crew's food needs, minimising operating time and avoiding contamination thanks to the automated control of environmental conditions. That’s why after the successful launch of the rocket and the release of its payload into orbit, we will anxiously await the optimum internal temperatures to give the go-ahead for experimentation to start”, he concludes.
The in-orbit cultivation system will maximise efficiency in terms of both volume and consumption of energy, air, water and nutrients, and parallel ground cultivation experiments inside an exact replica of the satellite are also planned during the mission to test the effects of radiation, low pressure and microgravity on plants.
The comparison of the results of experiments carried out in space and on the ground will be crucial to assessing the response of plants to extreme stress conditions and the growth of microgreens in orbit in order to use them as fresh, highly nutritious food on future missions.
"In addition to their ability to convert carbon dioxide into edible biomass, plants are able to regenerate valuable resources such as air, water and mineral nutrients", Nardi points out, "but also not to be underestimated is the psychological benefit for the crew deriving from the cultivation and consumption of fresh vegetables that recall the familiarity of terrestrial habits and environments to cope with the psychological stress the astronauts are subjected to due to the conditions of isolation in a totally artificial environment”.
Joining GREENCube on board the rocket and in orbit are five other mini-satellites of the CubeSat class. They constitute the launcher's secondary payload and are: the Italian AstroBio and ALPHA, the Slovenian Trisat-R and the two French MTCube-2 and Celesta, while the main payload is the LARES-2 satellite of the Italian Space Agency (ASI), which will conduct studies in the field of general relativity and other theories of fundamental physics.
Developed by the Italian company Avio, the new Vega-C rocket represents the latest evolution of the European Vega launcher inaugurated in 2012 but now larger, more powerful, more versatile and with a higher payload capacity at a lower cost.
Innovation: All Italian the first micro-vegetable garden for space farming
Si chiama GREENCube[1] ed è il primo esperimento di orto spaziale lanciato in orbita con il volo inaugurale del nuovo vettore VEGA-C dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) dalla base di Kourou (Guyana francese), insieme al satellite scientifico “LARES2” e ad altri cinque nano-satelliti. Il micro-orto che misura 30 x 10 x 10 centimetri è stato progettato da un team scientifico tutto italiano composto da ENEA, Università Federico II di Napoli e Sapienza Università di Roma, nel ruolo di coordinatore e titolare di un accordo con l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI).
Basato su coltura idroponica a ciclo chiuso e dotato di sistemi di illuminazione specifica, controllo di temperatura e umidità per rispondere ai requisiti restrittivi degli ambienti spaziali, GREENCube è in grado di garantire un ciclo completo di crescita di microverdure selezionate fra le più adatte a sopportare condizioni estreme - in questo caso crescione - ad elevata produttività, per 20 giorni di sperimentazione.
Alloggiato in un ambiente pressurizzato e confinato, GREENCube è dotato inoltre di un sistema integrato di sensori hi-tech per il monitoraggio e controllo da remoto dei parametri ambientali, della crescita e dello stato di salute delle piante e trasmetterà a terra, in totale autonomia, tutti i dati acquisiti. Il satellite si compone di due unità: la prima contiene le microverdure, il sistema di coltivazione e controllo ambientale, la soluzione nutritiva, l’atmosfera necessaria e i sensori; la seconda unità ospita la piattaforma di gestione e controllo del veicolo spaziale.
“La ricerca spaziale si sta concentrando sullo sviluppo di sistemi biorigenerativi per il supporto alla vita nello spazio; le piante hanno un ruolo chiave come fonte di cibo fresco per integrare le razioni alimentari preconfezionate e garantire un apporto nutrizionale equilibrato, fondamentale per la sopravvivenza umana in condizioni ambientali difficili”, sottolinea Luca Nardi del Laboratorio Biotecnologie ENEA. “I piccoli impianti di coltivazione in assenza di suolo come GREENCube possono svolgere un ruolo chiave per soddisfare le esigenze alimentari dell’equipaggio, minimizzare i tempi operativi ed evitare contaminazioni, grazie al controllo automatizzato delle condizioni ambientali. Per questo dopo il successo del lancio del razzo e del rilascio in orbita del suo carico, stiamo aspettando con ansia le temperature ottimali interne per dare il via libera alla sperimentazione”, conclude.
Il sistema di coltivazione in orbita consentirà di massimizzare l’efficienza sia in termini di volume che di consumo di energia, aria, acqua e nutrienti e, nel corso della missione, sono previsti parallelamente anche esperimenti di coltivazione a terra all’interno di una copia esatta del satellite per verificare gli effetti delle radiazioni, della bassa pressione e della microgravità sulle piante.
Il confronto tra i risultati degli esperimenti ottenuti nello spazio e a terra sarà cruciale per valutare la risposta delle piante alle condizioni di stress estremo e la crescita delle microverdure in orbita al fine di utilizzarle come alimento fresco ed altamente nutriente nelle future missioni.
“Oltre alla capacità di convertire anidride carbonica in biomassa edibile, gli organismi vegetali sono in grado di rigenerare risorse preziose come aria, acqua e nutrienti minerali”, evidenzia Nardi, “ma da non sottovalutare è anche il beneficio psicologico per l’equipaggio, derivante dalla coltivazione e dal consumo di verdura fresca che richiamano la familiarità di abitudini e ambienti terrestri per far fronte allo stress psicologico cui gli astronauti sono soggetti, dovuto alle condizioni di isolamento in un ambiente totalmente artificiale”.
Oltre a GREENCube a bordo del razzo, sono stati lanciati nell’orbita spaziale anche altri 5 mini-satelliti, della classe CubeSat, che costituiscono il carico secondario del lanciatore e sono: gli italiani AstroBio e ALPHA, lo sloveno Trisat-R e i due francesi MTCube-2 e Celesta mentre il carico principale è rappresentato dal satellite LARES-2 dell'Agenzia Spaziale Italiana (ASI) che condurrà studi nel campo della relatività generale e di altre teorie di fisica fondamentale.
Sviluppato dall’azienda italiana Avio, il nuovo razzo Vega-C rappresenta l’ultima evoluzione del lanciatore europeo Vega inaugurato nel 2012, ma più grande, potente, versatile e con una maggiore capacità di carico a fronte di minori costi.
