Rusia Temukan Cara Berkebun di Ruang Angkasa

Bagaimana kita menumbuhkan sesuatu di ruang angkasa, sementara tak ada gravitasi, medan elektromagnetik, atau sinar matahari? Selama lebih dari 50 tahun, para ilmuwan telah memutar otak demi memecahkan masalah tersebut. Beberapa eksperimen bahkan cukup berhasil. Namun kini, kita akhirnya bisa menanam sayuran dalam jumlah besar sekaligus.

Semuanya dalam tabung

Vitacikl-T atau rumah kaca antariksa bervitamin, begitulah julukannya, memungkinkan sayuran tumbuh di Stasiun Ruang Angkasa Internasional. Berbentuk tabung dan berbahan titanium, Rusia mengembangkan Vitacikl-T setelah kehilangan rumah kaca Lada pada 2016. Versi modifikasinya berhasil mencapai orbit, tetapi meledak bersama roket Progress.

Rumah kaca ini terdiri dari sebuah drum berputar dengan enam modul. Penanaman dilakukan pada modul pertama, diikuti oleh modul lainnya dalam empat hari, dan seterusnya. Dalam 24 hari, modul pertama bisa dipanen dan ditanami kembali dengan bibit baru. Semua ini dilakukan dalam siklus yang berlangsung setiap 44—66 hari dan, untuk saat ini, sistem ini mampu menghasilkan panen yang lebih besar dan lebih baik daripada kebun antariksa buatan asing lainnya.

Selain sistem rumah kaca, ada pula penemuan lain berupa tabung berpori titanium. Tabung ini dapat menembus tanah buatan seperti pembuluh arteri guna mengangkut air.

“Anda tak bisa menyiram tanaman di ruang angkasa begitu saja. Semburan air berubah menjadi tetesan dan terbang ke segala penjuru. Jika Anda menggunakan struktur tabung kapiler, air pelan-pelang akan merembes melalui pori-pori, dan langsung ke akar tanaman,” kata Maksim Sheverdyayev, Kepala Departemen Bahan Nonnuklir Khusus di Rosatom.

Jika dalam sistem penggantian tanah kurang lembap, terjadilah pelepasan, yang diukur dengan sensor tekanan. Ketika tanah terlalu kering, komputer akan mengirimkan lebih banyak air.

Untuk saat ini, hanya selada saja yang hendak dibudidayakan (supaya makanan para kosmonaut di ruang angkasa lebih variatif). Namun, rumah kaca antariksa akan sangat diperlukan pada masa depan, khususnya selama era kolonisasi ruang angkasa, ketika kebutuhan terhadap ekosistem tertutup yang otonom dengan air dan oksigen amat tinggi.

Pertanian antariksa?

Nyatanya, kosmonaut Rusia sudah berhasil menumbuhkan banyak tanaman di orbit. Kultur pertama dikirim ke ruang angkasa pada 1960 dengan Korabl-Sputnik 2 bersama dua anjing kosmonaut Belka dan Strelka. Bagaimana benih bereaksi terhadap lingkungan tanpa beban (weightlessness)? Apakah hasil panennya aman untuk dikonsumsi? Apakah lingkungan tersebut memengaruhi DNA tanaman? Semua pertanyaan itu (dan lebih banyak lagi) telah mendorong berbagai macam eksperimen demi menciptakan sistem otonom berteknologi tinggi yang akan kita butuhkan pada masa mendatang.

Hingga kini, penanaman dilakukan dalam media tanam yang cukup padu, seperti yang ada pada Segmen Orbital AS (USOS) di Stasiun Antariksa Internasional dan, baru-baru ini, di Segmen Orbital Rusia (ROS). Sementara itu, kemungkinan untuk membangun rumah kaca berskala besar masih sekadar omongan.

“Ada dua cara supaya tanaman bisa tumbuh di lingkungan gravitasi nol. Tumbuhan harus menempel pada permukaan dan melilit di sekitarnya, atau tumbuh mengarah ke sumber cahaya. Semuanya tergantung pada jenis tumbuhan itu sendiri,” ujar kosmonaut Sergey Prokopyev. “Tanaman ditanam secara hidroponik. Media tanam yang dipasang secara horizontal dengan substrat buatan menerima benih, sementara dikondisikan agar udara dapat menembus rumah kaca melalui kapsul.”

Air dan nutrien disuplai secara otomatis. Namun, beberapa astronaut masih melakukan prosedur secara manual dengan menyuntikkan langsung air dan nutrien ke dalam substrat. Bagaimanapun, cara ini amat sulit.

Pada 1974, di atas stasiun orbital Salut-4, ada media hidroponik yang disebut Oasis. Kosmonaut Georgy Grechko mencoba menanam kacang polong dengan cara ini. Tanpa tanah, tanaman itu harus tumbuh pada kain kasa basah. Begitu dilakukan, tetesan-tetesan air mulai bocor dari media tanam. Alhasil, Grechko harus mengejarnya dengan serbet. Dia akhirnya memotong selang dan menyiram secara manual.

Namun, masalah bercocok tanam di ruang angkasa tak selesai sampai situ. Dalam bukunya yang berjudul Kosmonavt No. 34, Grechko mengaku bahwa kebenciannya pada biologi sewaktu sekolah hampir menggagalkan seluruh eksperimen. Dia mengira kecambah yang terperangkap pada kain tidak tumbuh dengan benar dan malah melepaskannya. Ternyata, apa yang ia kira batang sebetulnya adalah akar kecambah.

Untunglah, percobaan itu berhasil diselesaikan. Kacang polong memulai siklusnya, dari biji hingga batang. Namun dari 36 benih tersebut, hanya tiga saja yang berhasil tumbuh. Mengapa? Para ilmuwan mengira ada faktor karakteristik genetik yang bergantung pada orientasi Bumi — gravitropisme: kecambah cenderung tumbuh ke arah sumber cahaya, sedangkan batang ke arah yang berlawanan.

Meniru Bumi

Setelah memperhitungkan faktor tersebut, media tanam diubah, benih baru dikirim ke orbit, dan semuanya berjalan lancar. Meski demikian, tanaman tidak berbunga sebagaimana yang terjadi pada 1980 dengan anggrek-anggrek yang telah mekar sebelum diluncurkan ke ruang angkasa. Dalam beberapa hari, bunga akan rontok sekalipun daun baru dan akarnya terus tumbuh. Sebuah teori kemudian menyimpulkan bahwa magnet Bumi berperan dalam proses ini.

Bapak Kosmonautika, Konstantin Tsyolkovsky, menjelaskan solusi atas masalah tersebut. Dia mengembangkan rencana untuk membuat medan gravitasi buatan yang melibatkan penanaman tumbuhan dalam sebuah mesin sentrifugal. Solusi praktis ini sudah ada sejak 1933. Mesin sentrifugal terbukti membantu: kecambah berputar sesuai vektor gaya sentrifugal. Percobaan tersebut berhasil menumbuhkan Arabidopsis dan Arabis.

Menyusul kesuksesan tersebut, para kosmonaut terus membawa benih ke ruang angkasa. Mereka berhasil menanam bawang, gandum, selada, kubis, dan kultur lainnya. Tak hanya itu, mereka bahkan berhasil melakukannya di ruang terbuka. Anatar 2007 hingga 2008, para kosmonaut melakukan percobaan Biorisk. Dalam eksperimen kali ini, benih sawi, beras, tomat, lobak, ragi, Arabis dan Nicandra ditanam selama 13 bulan dalam media tanam di ISS. Hasilnya, tomat adalah satu-satunya tanaman yang gagal, sementara lainnya berhasil kembali ke Bumi dan tetap segar.

Sejak 1980-an, ketika para ilmuwan meneliti keamanan dan efek pengembangbiakan kultur semacam ini, hukum telah mengizinkan pengonsumsian hasil panen produk-produk yang ditanam di ruang angkasa.

Tahukah Anda, Astronaut Amerika telah singgah ke Stasiun Antariksa Internasional tiga kali lebih banyak daripada kosmonaut Rusia. Mengapa demikian?