¿Cómo cultivaremos vegetales en el espacio y en Marte?

La agricultura es el trabajo más antiguo y, a la vez, más importante del planeta. Y en el siglo XXI se va a convertir en uno de los de mayor proyección de futuro en el espacio. Todo comenzó en 1977, cuando un joven investigador de la Academia China de Ciencias Agrícolas, Jiang Xingcun, se preguntó cómo el vuelo espacial podía afectar al crecimiento de las plantas. Era obvio que expuestas a la radiación cósmica y otros factores se producirían mutaciones en su ADN, y eso fue lo que encontró: el 12% de las semillas que envió al espacio en satélites presentaba algún tipo de mutación. Desde entonces y hasta 2006 China ha estado enviando de manera continuada semillas de más de 400 especies de plantas al espacio, con lo que han conseguido berenjenas gigantes o pepinos de medio metro de largo y casi 10 kg de peso. En 2006 la agencia espacial china dio un salto cualitativo y en su satélite Shijian-8 envió más de 2 000 tipos de semillas, un total de 215 kg de plantas y hongos, al espacio. Lo que el Centro de Investigación de Semillas Espaciales buscaba era localizar, entre las mutaciones producidas, aquellas que fueran útiles a corto plazo para la agricultura.

Xingcun no fue el único en pensar en el potencial agrícola del espacio. En Estados Unidos un profesor de física de la Universidad de Princeton, Gerald K. O'Neill, publicaba en aquel mismo año de 1977 un libro destinado a convertirse en referencia de futuro. Titulado The High Frontier, O'Neill estableció cómo construir, con la tecnología entonces accesible, verdaderas estaciones-colonias en el espacio. La más grande de todas la bautizó con el nombre de Isla-3, y teóricamente estaba diseñada para albergar una población de 10 millones de personas. Para mantener semejante ciudad espacial debían implementarse zonas agrícolas, que estarían alejadas del módulo habitable pues, evidentemente, las plantas no necesitan de lujos más allá de una buena ración de luz solar, aire, agua y alimento. Según los cálculos de O'Neill, dar de comer a 10 millones de bocas exigía una superficie de 650 kilómetros cuadrados, más o menos una vez y media la superficie de Andorra. En los años 70, antes de la aparición de la biotecnología, O'Neill abogaba por una agricultura intensiva basada en la plantación múltiple -mezclar en el mismo suelo plantas de crecimiento rápido como el maíz, con lentas como las patatas- y el doble plantado: en las primeras semanas después de sembrar, el crecimiento del plantón no depende de la luz del Sol o los nutrientes, pues lo único que necesita es calor y humedad. De este modo se puede superponer un ciclo de crecimiento con otro. Si el maíz alcanza la madurez a los 100 días, se puede plantar la siguiente hornada 20 días antes de la cosecha. De este modo se obtienen cuatro cosechas al año en un ambiente climatológicamente controlado, lo que significa -todo según O'Neill- que 21 hectáreas podían mantener sin problemas a 53 personas. Aún más, las plantas no necesitan tanto aire como nosotros para vivir: con una atmósfera equivalente a la que se encuentra sobre la ciudad de Cuzco, a 3 400 m de altura, es suficiente. ¿Y las enfermedades que asolan los cultivos? Este sería uno de los principales problemas a combatir. Por suerte, la forma de acabar con las plagas es relativamente sencilla: primero se drena todo el agua del lugar contaminado, que se pasa a un tanque de esterilización. Y para asegurarnos que el entorno queda libre de cualquier microbio solo hay que abrir la compuerta al exterior...

Obviamente una cosa es hacer cálculos sobre el papel y otra muy distinta el mundo real. Prueba de ello es que desde 1971, cuando los soviéticos pusieron en órbita la primera estación espacial de la historia, hasta 2015, la comida de sus ocupantes se ha estado limitando a alimentos deshidratados y liofilizados que se entregan con las misiones de reabastecimiento de carga. Y teniendo en cuenta el coste de mandar cosas al espacio, casi 20000 euros el kilo, resulta verdaderamente caro enviar un paquete de espaguetis liofilizados a órbita baja terrestre. No es de extrañar que las agencias espaciales anden buscando la forma de cultivar vegetales en el espacio. Algo que en los últimos años ha dado sus (escasos) frutos: en agosto de 2015 los astronautas a bordo de la Estación Espacial Internacional (EEI) pudieron disfrutar de lechuga fresca cultivada en la estación.

Este logro fue la culminación de un programa que comenzó en 2010 cerca de Flagstaff (Arizona). Allí el Desert Research and Technology Studies -o Dessert RATS como les gusta llamarse, en clara alusión a las tropas del general Montgomery que lucharon en el norte de África durante la Segunda Guerra Mundial- realizó las fases preliminares de VEGGIE, el proyecto de la NASA para desarrollar un invernadero en el que crecer plantas en microgravedad. Este sistema de producción de vegetales no solo permite estudiar la influencia de la gravedad (o de la ausencia de ésta) en el crecimiento de las plantas, sino que posee dos beneficios añadidos: los astronautas pueden disfrutar de alimentos frescos en la estación espacial (esencialmente lechugas) y proporciona un medio para que las tripulaciones se relajen. Nada hay mejor para la tensión acumulada en la EEI que el diligente cultivo de la tierra... en el espacio.

A lo largo de estos años VEGGIE ha ido aumentando su volumen -el primero solo medía 50 cm-, lo que ha permitido hacer crecer plantas cada vez más grandes. La investigación no se detiene y en 2017 se puso en marcha Seedling Growth-3, la tercera de una serie de misiones científicas conjuntas de la NASA y la ESA que pretende conseguir un método fiable para crecer plantas en microgravedad. En esta ocasión el investigador principal es el español Francisco José Medina, del Centro de Investigaciones Biológicas del CSIC en Madrid. Todo la investigación se realiza en un módulo de la Estación Espacial Internacional destinado exclusivamente a la agricultura espacial, el European Modular Cultivation System. Por otro lado en Alemania, se encuentra Daniel Schubert, un ingeniero del Centro Aeroespacial Alemán (DLR), que está cultivando verduras en un laboratorio con luz ultravioleta y lo más curioso, con orina reciclada como fertilizante. Y ha descubierto que alterando la mezcla de luz roja, azul y ultravioleta obtiene verduras más sápidas. "Cuanto más ultravioleta, mejor es el sabor", dice Schubert.

El verdadero reto de los invernaderos espaciales es encontrar las variedades vegetales más adecuadas. La planta ideal debe cumplir tres características básicas: tallos cortos para ahorrar espacio, pocas partes no comestibles y resistencia a la carencia de luz y a las inevitables plagas. La investigación se dirige hacia el trigo, arroz, lechuga, patatas... Para ello, los científicos tienen a mano una herramienta que O'Neill ni siquiera llegó a soñar: la biotecnología. Identificar los genes que hacen que una planta soporte unas condiciones de vida extremas para luego trasplantarlos a las variedades escogidas resulta ser de una importancia capital. Ahora bien, todo este esfuerzo se focaliza en algo de mucho más empaque. Teniendo en cuenta que para 2030 la NASA pretende poner un pie humano en Marte, todas las miradas de los agricultores espaciales están puestas en el viaje a nuestro querido planeta rojo.