우주 농업 - 우주 농부 (우주에서 식물 재배, 동물 사육, 산소 및 물 생산)

1. 우주 농업 소개

우주 농업이라고도 하는 우주 농업은 우주 환경에서 식물을 재배하고 동물을 사육하는 것을 말합니다. 우주 농업은 우주 정거장, 다른 행성, 심지어 장기간 임무를 수행하는 우주선 등 우주에서 생명을 유지할 수 있는 폐쇄형 또는 반폐쇄형 시스템에서 농작물을 재배하는 것을 포함합니다. 이 개념은 새로운 것이 아니며 20세기 중반 우주 경쟁이 시작된 이래로 과학 연구의 주제였습니다. 하지만 최근 몇 년 사이에 기술이 충분히 발전하여 실현 가능한 개념이 되었습니다.

 

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2. 우주 농업의 중요성

우주에서 농사를 짓는다는 아이디어는 여러 가지 이유로 중요합니다. 첫째, 인류가 장기 우주 여행을 향해 나아감에 따라 자급자족 가능한 식량 공급원이 점점 더 필요해지고 있습니다. 식량 공급은 귀중한 화물 공간을 차지하며, 재보급 임무는 비용과 시간이 많이 소요될 수 있습니다. 우주비행사가 식량을 직접 재배할 수 있다면 지구 기반 자원에 대한 의존도를 줄일 수 있습니다.

또한 식물은 이산화탄소를 흡수하고 산소를 방출하며 증산작용을 통해 물을 정화함으로써 우주 서식지의 생명 유지 시스템에 기여할 수 있습니다. 마지막으로, 무균 상태의 우주 환경에서 식물을 돌보고 신선한 음식을 먹는 것의 심리적 이점도 과소평가해서는 안 됩니다.

 

 

3. 우주 농업의 기술

우주에서 농사를 짓는 방법은 전통적인 지구 기반 농업과는 크게 다릅니다. 중력의 부재와 대기 조건의 차이로 인해 혁신적인 솔루션이 필요합니다. 수경 재배와 에어로포닉스와 같이 흙을 사용하지 않는 농업 기술이 일반적으로 사용됩니다. 수경 재배는 영양분이 풍부한 물이나 안개 환경에서 식물을 재배하여 흙이 많이 필요하지 않고 영양분을 더 효율적으로 흡수할 수 있도록 합니다.

 

 

4. 수경 재배와 에어로포닉스의 역할

수경 재배에서는 영양분이 풍부한 물 기반의 용액에서 식물을 재배하는 반면, 에어로포닉스에서는 미세한 영양 용액 안개로 공기가 포화 상태인 환경에서 식물을 재배합니다. 두 기술 모두 토양이 필요 없고 물 사용량을 줄이며 영양분, pH, 산소 수준을 정밀하게 제어할 수 있습니다.

미세 중력 환경에서는 이러한 시스템이 효과적으로 작동하도록 수정됩니다. 예를 들어 NASA의 채소 생산 시스템(Veggie)은 식물 뿌리에 영양분을 공급하기 위해 '베개' 시스템과 함께 수경 재배의 한 형태를 사용합니다. 고급 식물 서식지는 한 단계 더 나아가 빛, 온도, 습도와 같은 요소를 자동으로 정밀하게 제어합니다.

 

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5. 우주 농업의 도전 과제

우주 농업의 잠재적 이점은 크지만, 우주 농업에 도전 과제가 없는 것은 아닙니다. 첫째, 미세 중력 환경에서 식물을 재배하면 식물의 발달과 생리에 영향을 미칠 수 있습니다. 또한 식물은 광합성을 위해 빛이 필요하지만 우주에서 빛을 효율적으로 전달하는 것은 문제가 됩니다.

우주의 우주 방사선은 식물과 동물의 세포를 손상시켜 성장과 번식에 잠재적으로 영향을 미칠 수 있습니다. 무중력 환경에서는 물과 영양분 전달도 복잡합니다. 또한 밀폐된 시스템에서는 세심한 모니터링과 관리 없이는 해충과 질병이 빠르게 재앙으로 이어질 수 있습니다.

 

 

6. 우주 농업에서 합성 생물학의 잠재력

새로운 생물학적 부품, 장치 및 시스템을 설계하고 구축하는 합성 생물학은 미래 우주 농업에서 중요한 역할을 할 수 있습니다. 여기에는 혹독한 우주 환경을 더 잘 견디고, 더 적은 자원을 필요로 하며, 의약품이나 재료 생산과 같은 추가 기능을 수행할 수 있는 엔지니어링 플랜트가 포함될 수 있습니다.

예를 들어, 남조류나 조류는 우주비행사가 생성한 이산화탄소를 식용 바이오매스나 산소로 효율적으로 전환하도록 설계될 수 있습니다. 유전자 변형 작물은 특정 빛 파장 아래에서 잘 자라도록 설계되어 식물 성장 모듈에서 빛 사용의 효율성을 더욱 최적화할 수 있습니다.

 

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7. 우주 농업 사례 연구

우주 농업의 성공 사례는 여러 가지가 있습니다. 2015년 국제우주정거장(ISS)에 탑승한 우주비행사들은 처음으로 우주에서 재배한 적로메인 상추를 먹었습니다. 앞서 언급한 채소 식물 성장 시스템은 백일초, 겨자채, 무, 심지어 밀을 재배하는 데 사용되었습니다.

중국의 달 착륙선 창어 4호는 2019년에 달에서 처음으로 씨앗을 발아시켜 역사를 새로 썼습니다. 목화 씨앗은 밀폐된 용기 안에서 싹을 틔워 다른 천체에서도 자급자족하는 생물권을 만들 수 있다는 가능성을 제시했습니다.

이러한 발전은 우주 농업이 지구 밖 생활의 일부가 되어 장기 임무, 달 기지, 심지어 화성과 같은 행성에서의 식민지화 노력까지 지원할 수 있는 미래를 암시합니다. 기술과 지식이 계속 발전함에 따라 외계 종족이 되는 꿈은 점점 더 실현 가능해 보입니다.

 

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https://www.yna.co.kr/view/AKR20200307024600009

국제우주정거장서 기른 '우주상추' 영양분·미생물 '합격점' | 연합뉴스

 

 

 

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