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Medios de cultivo alternativos... ¿desde la luna?
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Investigación y experimentos con plantas en el espacio
Preparándonos para Marte
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Explorando los límites del crecimiento vegetal
Únase a nuestro viaje al espacio mientras expertos de la Agencia Espacial Europea (ESA) explican los experimentos de cultivo de plantas más allá de los límites de nuestro planeta.
Explorando los límites del crecimiento vegetal
Los limitados recursos disponibles en el espacio nos obligan a diseñar soluciones de cultivo que maximicen la eficiencia. Con una normativa más estricta y el objetivo de ser más sostenibles en el uso de nuestros recursos terrestres para la horticultura ornamental, podríamos beneficiarnos de las tecnologías desarrolladas para el cultivo de plantas en el espacio.
Lleve la tecnología espacial a su vivero’
Cerrar la brecha entre el espacio y la Tierra
"Todo lo que hacemos en el espacio tiene que tener un beneficio en la Tierra", afirma Caplin. "Las tecnologías desarrolladas para misiones espaciales, como los sistemas de cultivo compactos y eficientes, pueden encontrar aplicaciones en nuestro planeta, sobre todo en zonas urbanas donde el espacio es limitado. La optimización del uso de los recursos, incluido el reciclaje del agua y la iluminación eficiente desde el punto de vista energético, son lecciones vitales aprendidas de la horticultura espacial que pueden beneficiar directamente a nuestros cultivadores en tierra."
Cultivo eficiente en recursos
"Los avances en los sistemas de cultivo de plantas en circuito cerrado desarrollados para el espacio podrían ser interesantes para la horticultura terrestre", coincide Paille. Como ejemplo, menciona cómo el control preciso de la gestión térmica, la gestión del agua, la gestión de la luz y el suministro de nutrientes podría conducir a métodos de cultivo eficientes en el uso de los recursos que minimicen los residuos y maximicen el rendimiento.
Ampliación de nuestros conocimientos sobre las plantas
También nuestros conocimientos sobre el comportamiento de las plantas se amplían gracias a la investigación espacial. Por ejemplo, los experimentos han demostrado que las plantas del espacio producen mayores niveles de antioxidantes, un descubrimiento que podría optimizar el contenido nutricional de las plantas cultivadas en nuestro planeta. Paille añade: "Los conocimientos adquiridos en los experimentos espaciales pueden proporcionar a los cultivadores los medios para optimizar los sistemas de producción y conseguir una mayor floración, una mejor tolerancia al estrés, un mejor control de las plagas, una mayor eficiencia de los recursos y un aumento de las cualidades estéticas de sus plantas."
Cultivar un futuro más verde
Las ideas de Caplin y Paille sobre la horticultura espacial nos permiten vislumbrar el potencial del cultivo de plantas ornamentales más allá de la Tierra. Mientras seguimos ampliando los límites de la exploración, los métodos de cultivo y las tecnologías que se están desarrollando para la horticultura espacial deberían servirnos de inspiración, ya que pretenden ser lo más eficientes posible en cuanto a recursos. Tenemos por delante un viaje apasionante que estará marcado por nuevos descubrimientos e innovaciones transformadoras en el cultivo sostenible de plantas en el espacio y en la Tierra.
Leer más
Sobre Nicol Caplin
Desde la resistencia oculta de las plantas a la radiación espacial hasta los avances tecnológicos pioneros que tienden puentes entre la horticultura espacial y la terrestre; este artículo explora cómo las plantas desempeñan un papel vital en el futuro de la exploración espacial.
Leer más
Los límites de la exploración humana no dejan de ampliarse, y la búsqueda de misiones tripuladas más allá de nuestro planeta plantea una serie de retos únicos. Christel Paille, ingeniera de Control Medioambiental y Soporte Vital de la Agencia Espacial Europea (ESA), está a la vanguardia de esta búsqueda.
Sobre Christel Paille
Explorando los límites del crecimiento vegetal
Investigación y experimentos con plantas en el espacio
El experimento GENESISS
El experimento GENESISS de la ESA consiste en enviar diversas especies vegetales en forma de semillas a la Estación Espacial Internacional (ISS). Allí, las semillas se exponen a niveles más altos de radiación espacial sin la capa protectora de la atmósfera terrestre. El experimento pretende estudiar los efectos a largo plazo de las condiciones espaciales en las semillas, algo esencial para futuras misiones espaciales en las que la autosustentación será crucial. Caplin: "Las semillas se almacenan fuera del laboratorio original de la ISS, lo que significa que están expuestas a condiciones espaciales más crudas, como niveles más altos de radiación y diferencias extremas de temperatura. Esta exposición (a largo plazo) nos ayudará a prepararnos para los viajes espaciales". Explica: "Una misión a Marte tardará al menos un año en llegar, y la tripulación debe ser capaz de mantenerse, ya que no podremos enviar alimentos adicionales como hacemos en la ISS".
Con el objetivo de realizar misiones tripuladas a territorios desconocidos más allá de la luna, ampliamos continuamente los límites de la investigación, en la Tierra y en el espacio.
Pruebas de crecimiento de plantas en condiciones espaciales simuladas
Estudiar el crecimiento de las plantas en el espacio y llevar muestras de plantas a la ISS es una tarea costosa. Pero existen alternativas más baratas en tierra que simulan algunos aspectos del entorno espacial. Caplin: "La ISS no es la única plataforma que podemos utilizar. Por ejemplo, para estudios de aislamiento tenemos una estación de investigación en la Antártida; para ponerlo en perspectiva: es más fácil traer a alguien del espacio (ISS) que de la Antártida en invierno. Para estudios de gravedad cero (0G), un vuelo parabólico ofrece oportunidades: un avión de pasajeros que vuela arriba y abajo y en el momento en que el avión entra en caída libre, se experimenta 0G. Cuando queremos probar los efectos de la 0G en un sistema biológico determinado, quieres asegurarte al máximo de que puedes "encontrar" algo antes de enviar muestras a la ISS".
La superficie de la luna, los niveles extremos de radiación y las fluctuaciones de temperatura plantean retos únicos para la vida vegetal.
Copyright: ESA
¿desde la luna?
Explorando los límites del crecimiento vegetal
Sustratos de cultivo alternativos...
Mientras afrontamos nuestros propios retos "terrenales" con sustratos de cultivo a base de turba y una variedad de alternativas a ella, la ESA experimenta con algunos tipos de sustratos de cultivo muy inesperados.
Copyright: ESA
El Dr. Caplin arroja luz sobre un ambicioso proyecto aún en sus primeras fases: La pionera instalación BioMoon de la ESA, un concepto que prevé cultivar plantas en la Luna. Con su propia fuente de energía y un entorno de temperatura estable, esta instalación podría ser un trampolín hacia la jardinería sostenible más allá de nuestro planeta. Parte del proyecto consiste en investigar si se pueden cultivar plantas en el suelo lunar (regolito), reduciendo así la necesidad de transportar recursos desde la Tierra.
Pero no se haga ilusiones todavía. Aunque la industria hortícola de la Tierra está estudiando medios de cultivo alternativos para sustituir la turba, el suelo lunar probablemente no será uno de ellos. Caplin: "El año pasado, los científicos empezaron a experimentar con el cultivo de plantas en el suelo pobre en nutrientes de la luna. El suelo demostró tener suficientes minerales esenciales disponibles para el crecimiento de las plantas, aparte de las fuentes de nitrógeno. Con la adición de fertilizantes nitrogenados, las semillas germinaron y las plantas crecieron, pero de forma significativamente más lenta que las plantas en suelo de la Tierra."
Parece que, por ahora, seguimos centrados en las alternativas de sustrato procedentes de la Tierra. Sin embargo, el equipo de ingenieros de la ESA está experimentando con otra alternativa a la tierra para macetas: sustratos de cultivo impresos en 3D.
La búsqueda de tipos y mezclas de sustratos de cultivo respetuosos con el medio ambiente, debido a la escasez de recursos, es un buen ejemplo de cómo se solapan los esfuerzos espaciales y terrestres.
Sustrato de cultivo impreso en 3D
La búsqueda de tipos y mezclas de sustratos de cultivo respetuosos con el medio ambiente, debido a la escasez de recursos, es un buen ejemplo de cómo se solapan los esfuerzos espaciales y terrestres. Y una inesperada fuente de inspiración procede de uno de los proyectos pioneros de la ESA. Paille destaca los nuevos experimentos con estructuras reticulares impresas en 3D, diseñadas para las limitaciones únicas del espacio. Estas estructuras reticulares ofrecen una perspectiva nutritiva neutra y una trayectoria de irrigación optimizada. Se mantienen alejadas de gotas y partículas físicas que podrían dificultar el crecimiento en un entorno espacial, ofreciendo una estructura de fibras cercana a la celulosa. "El primer experimento demostró la posibilidad de utilizar este sustrato para la producción de patatas. De hecho, se obtuvieron con éxito nuevos tubérculos de patata en estas condiciones de cultivo. Por supuesto, son necesarias más investigación e ingeniería para optimizar el rendimiento", afirma Paille.
Fotos: Thales Alenia Space Italia y CIRiS Noruega.
Montaje para pruebas de crecimiento de patatas en un sustrato impreso en 3D.
Descubra el mundo de la horticultura espacial con la Dra. Nicol Caplin, Científica de Exploración, y la Ing. Christel Paille, Ingeniera de Control Medioambiental y Soporte Vital de la Agencia Espacial Europea.
Desde la resistencia oculta de las plantas frente a la radiación espacial hasta los avances tecnológicos pioneros que tienden puentes entre la horticultura espacial y la terrestre; este artículo explora cómo las plantas desempeñan un papel vital en el futuro de la exploración espacial, y cómo la investigación de la ESA puede ampliar los límites del cultivo sostenible de plantas en nuestro planeta.
Explorando los límites del crecimiento vegetal
Preparándose para Marte
A medida que la visión de establecer colonias en la luna o Marte se acerca a la realidad, la investigación continua de la ESA pretende superar los retos tecnológicos a los que aún nos enfrentamos. Uno de los componentes clave para el éxito es que las tripulaciones sean autosuficientes en el cultivo de sus propios alimentos. La alimentación es un factor clave para los viajes espaciales y las plantas son (parte de) la solución.
Mejorar el entorno de trabajo en el espacio
Hablando de salud y bienestar en el entorno laboral... Una astronauta fue noticia en 2015 por beberse su primera taza de café espresso en el espacio. La cafetera experimental, apodada ISSpresso, fue bien recibida por los astronautas por razones obvias. "Hay antecedentes de experimentos en el entorno espacial con el objetivo de mejorar la salud y el bienestar de nuestras tripulaciones", afirma Paille.
Mirando al futuro
El futuro del cultivo de plantas en la exploración espacial es prometedor. Paille subraya que en el sector espacial se tarda unos 15 años en transformar un concepto en tecnología operativa. Como las misiones a Marte y más allá están previstas para la década de 2040, las innovadoras tecnologías de cultivo de plantas a las que ella y Caplin están contribuyendo desempeñarán un papel importante.
El futuro del cultivo de plantas en la exploración espacial es prometedor.
Cultivar plantas en el espacio plantea importantes retos. El estado actual de conocimientos (limitados) es uno de esos retos, ya que la infraestructura existente en órbita terrestre baja, como la Estación Espacial Internacional (ISS), depende de envíos regulares de suministros, incluidos los alimentos. "Nuestro objetivo es desarrollar tecnologías para la producción de alimentos a bordo, reduciendo la dependencia de los recursos de la Tierra", afirma Paille. "No es recomendable viajar más al espacio sin estas nuevas tecnologías".
Pero la producción de alimentos no es el único fin que hace de las plantas un elemento clave para la exploración espacial. Caplin: "Las plantas también tienen un importante papel que desempeñar en la mejora del bienestar psicológico de los astronautas durante misiones prolongadas".
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Copyright: ESA
Copyright: ESA
Investigación de las plantas expuestas a la radiación en la Tierra
El viaje de la Dra. Caplin al mundo de la exploración espacial fue inesperado. Con formación en ciencias medioambientales y una especial fascinación por la biología vegetal, su camino cambió cuando hizo un doctorado e investigó los efectos de la radiación en las plantas de los ecosistemas. Estudió las plantas de Chernobil (Ucrania), por ejemplo, y descubrió que tienen una capacidad asombrosa para hacer frente a la radiación debido a sus antiguas adaptaciones evolutivas de una época en la que las plantas colonizaron por primera vez la superficie de la Tierra y los niveles de radiación eran mucho más altos que los actuales. Cuando se enteró de los ambiciosos proyectos de la ESA sobre el crecimiento de las plantas en el espacio, obtuvo semillas que habían sido enviadas a la Estación Espacial Internacional (ISS) para su investigación. Caplin descubrió que, a pesar de las duras condiciones de radiación espacial y microgravedad, las plantas podían germinar y crecer. Así empezó a trabajar para comprender el impacto de las condiciones espaciales en el crecimiento de las plantas.
Sobre Nicol Caplin
Desde la resistencia oculta de las plantas a la radiación espacial hasta los avances tecnológicos pioneros que tienden puentes entre la horticultura espacial y la terrestre; este artículo explora cómo las plantas desempeñan un papel vital en el futuro de la exploración espacial.
Sobre Christel Paille
Dedicada a superar los límites
Como ingeniera de control ambiental y soporte vital, el papel de Christel Paille en la ESA es crucial para el avance tecnológico de las futuras misiones de exploración humana en el espacio. Su trabajo se centra en el suministro de alimentos, agua y aire a los astronautas en entornos aislados y restringidos, principalmente en el desarrollo de tecnologías y sistemas para la producción y preparación de alimentos. La dedicación de Paille a ampliar los límites de la existencia humana en el espacio la ha llevado a centrarse en la investigación relacionada con las plantas, un componente crítico en la exploración espacial y, en un futuro lejano, en el establecimiento de colonias autosuficientes en otros planetas.
Los límites de la exploración humana no dejan de ampliarse, y la búsqueda de misiones tripuladas más allá de nuestro planeta plantea una serie de retos únicos. Christel Paille, ingeniera de Control Medioambiental y Soporte Vital de la Agencia Espacial Europea (ESA), está a la vanguardia de esta búsqueda.
Ampliación de nuestros conocimientos sobre las plantas
Cultivar un futuro más verde
Las ideas de Caplin y Paille sobre la horticultura espacial nos permiten vislumbrar el potencial del cultivo de plantas ornamentales más allá de la Tierra. Mientras seguimos ampliando los límites de la exploración, los métodos de cultivo y las tecnologías que se están desarrollando para la horticultura espacial deberían servirnos de inspiración, ya que pretenden ser lo más eficientes posible en cuanto a recursos. Tenemos por delante un viaje apasionante que estará marcado por nuevos descubrimientos e innovaciones transformadoras en el cultivo sostenible de plantas en el espacio y en la Tierra.
También nuestros conocimientos sobre el comportamiento de las plantas se amplían gracias a la investigación espacial. Por ejemplo, los experimentos han demostrado que las plantas del espacio producen mayores niveles de antioxidantes, un descubrimiento que podría optimizar el contenido nutricional de las plantas cultivadas en nuestro planeta. Paille añade: "Los conocimientos adquiridos en los experimentos espaciales pueden proporcionar a los cultivadores los medios para optimizar los sistemas de producción y conseguir una mayor floración, una mejor tolerancia al estrés, un mejor control de las plagas, una mayor eficiencia de los recursos y un aumento de las cualidades estéticas de sus plantas."
AI can detect the unique biosignal that indicates a plant is experiencing a deficiency
Cerrar la brecha entre el espacio y la Tierra
Cultivo eficiente en recursos
"Los avances en los sistemas de cultivo de plantas en circuito cerrado desarrollados para el espacio podrían ser interesantes para la horticultura terrestre", coincide Paille. Como ejemplo, menciona cómo el control preciso de la gestión térmica, la gestión del agua, la gestión de la luz y el suministro de nutrientes podría conducir a métodos de cultivo eficientes en el uso de los recursos que minimicen los residuos y maximicen el rendimiento.
"Todo lo que hacemos en el espacio tiene que tener un beneficio en la Tierra", afirma Caplin. "Las tecnologías desarrolladas para misiones espaciales, como los sistemas de cultivo compactos y eficientes, pueden encontrar aplicaciones en nuestro planeta, sobre todo en zonas urbanas donde el espacio es limitado. La optimización del uso de los recursos, incluido el reciclaje del agua y la iluminación eficiente desde el punto de vista energético, son lecciones vitales aprendidas de la horticultura espacial que pueden beneficiar directamente a nuestros cultivadores en tierra."
Explorando los límites del crecimiento vegetal
Los limitados recursos disponibles en el espacio nos obligan a diseñar soluciones de cultivo que maximicen la eficiencia. Con una normativa más estricta y el objetivo de ser más sostenibles en el uso de nuestros recursos terrestres para la horticultura ornamental, podríamos beneficiarnos de las tecnologías desarrolladas para el cultivo de plantas en el espacio.
Lleve la tecnología espacial a su vivero’
El experimento GENESISS
El experimento GENESISS de la ESA consiste en enviar diversas especies vegetales en forma de semillas a la Estación Espacial Internacional (ISS). Allí, las semillas se exponen a niveles más altos de radiación espacial sin la capa protectora de la atmósfera terrestre. El experimento pretende estudiar los efectos a largo plazo de las condiciones espaciales en las semillas, algo esencial para futuras misiones espaciales en las que la autosustentación será crucial. Caplin: "Las semillas se almacenan fuera del laboratorio original de la ISS, lo que significa que están expuestas a condiciones espaciales más crudas, como niveles más altos de radiación y diferencias extremas de temperatura. Esta exposición (a largo plazo) nos ayudará a prepararnos para los viajes espaciales". Explica: "Una misión a Marte tardará al menos un año en llegar, y la tripulación debe ser capaz de mantenerse, ya que no podremos enviar alimentos adicionales como hacemos en la ISS".
La superficie de la luna, los niveles extremos de radiación y las fluctuaciones de temperatura plantean retos únicos para la vida vegetal.
Pruebas de crecimiento de plantas en condiciones espaciales simuladas
Estudiar el crecimiento de las plantas en el espacio y llevar muestras de plantas a la ISS es una tarea costosa. Pero existen alternativas más baratas en tierra que simulan algunos aspectos del entorno espacial. Caplin: "La ISS no es la única plataforma que podemos utilizar. Por ejemplo, para estudios de aislamiento tenemos una estación de investigación en la Antártida; para ponerlo en perspectiva: es más fácil traer a alguien del espacio (ISS) que de la Antártida en invierno. Para estudios de gravedad cero (0G), un vuelo parabólico ofrece oportunidades: un avión de pasajeros que vuela arriba y abajo y en el momento en que el avión entra en caída libre, se experimenta 0G. Cuando queremos probar los efectos de la 0G en un sistema biológico determinado, quieres asegurarte al máximo de que puedes "encontrar" algo antes de enviar muestras a la ISS".
Explorando los límites del crecimiento vegetal
Con el objetivo de realizar misiones tripuladas a territorios desconocidos más allá de la luna, ampliamos continuamente los límites de la investigación, en la Tierra y en el espacio.
Investigación y experimentos con plantas en el espacio
Sustrato de cultivo impreso en 3D
La búsqueda de tipos y mezclas de sustratos de cultivo respetuosos con el medio ambiente, debido a la escasez de recursos, es un buen ejemplo de cómo se solapan los esfuerzos espaciales y terrestres. Y una inesperada fuente de inspiración procede de uno de los proyectos pioneros de la ESA. Paille destaca los nuevos experimentos con estructuras reticulares impresas en 3D, diseñadas para las limitaciones únicas del espacio. Estas estructuras reticulares ofrecen una perspectiva nutritiva neutra y una trayectoria de irrigación optimizada. Se mantienen alejadas de gotas y partículas físicas que podrían dificultar el crecimiento en un entorno espacial, ofreciendo una estructura de fibras cercana a la celulosa. "El primer experimento demostró la posibilidad de utilizar este sustrato para la producción de patatas. De hecho, se obtuvieron con éxito nuevos tubérculos de patata en estas condiciones de cultivo. Por supuesto, son necesarias más investigación e ingeniería para optimizar el rendimiento", afirma Paille.
Mientras afrontamos nuestros propios retos "terrenales" con sustratos de cultivo a base de turba y una variedad de alternativas a ella, la ESA experimenta con algunos tipos de sustratos de cultivo muy inesperados.
¿desde la luna?
Explorando los límites del crecimiento vegetal
Sustratos de cultivo alternativos...
Fotos: Thales Alenia Space Italia y CIRiS Noruega.
Montaje para pruebas de crecimiento de patatas en un sustrato impreso en 3D.
La búsqueda de tipos y mezclas de sustratos de cultivo respetuosos con el medio ambiente, debido a la escasez de recursos, es un buen ejemplo de cómo se solapan los esfuerzos espaciales y terrestres.
Mirando al futuro
El futuro del cultivo de plantas en la exploración espacial es prometedor. Paille subraya que en el sector espacial se tarda unos 15 años en transformar un concepto en tecnología operativa. Como las misiones a Marte y más allá están previstas para la década de 2040, las innovadoras tecnologías de cultivo de plantas a las que ella y Caplin están contribuyendo desempeñarán un papel importante.
Copyright: ESA
El Dr. Caplin arroja luz sobre un ambicioso proyecto aún en sus primeras fases: La pionera instalación BioMoon de la ESA, un concepto que prevé cultivar plantas en la Luna. Con su propia fuente de energía y un entorno de temperatura estable, esta instalación podría ser un trampolín hacia la jardinería sostenible más allá de nuestro planeta. Parte del proyecto consiste en investigar si se pueden cultivar plantas en el suelo lunar (regolito), reduciendo así la necesidad de transportar recursos desde la Tierra.
Pero no se haga ilusiones todavía. Aunque la industria hortícola de la Tierra está estudiando medios de cultivo alternativos para sustituir la turba, el suelo lunar probablemente no será uno de ellos. Caplin: "El año pasado, los científicos empezaron a experimentar con el cultivo de plantas en el suelo pobre en nutrientes de la luna. El suelo demostró tener suficientes minerales esenciales disponibles para el crecimiento de las plantas, aparte de las fuentes de nitrógeno. Con la adición de fertilizantes nitrogenados, las semillas germinaron y las plantas crecieron, pero de forma significativamente más lenta que las plantas en suelo de la Tierra."
Parece que, por ahora, seguimos centrados en las alternativas de sustrato procedentes de la Tierra. Sin embargo, el equipo de ingenieros de la ESA está experimentando con otra alternativa a la tierra para macetas: sustratos de cultivo impresos en 3D.
Cultivar plantas en el espacio plantea importantes retos. El estado actual de conocimientos (limitados) es uno de esos retos, ya que la infraestructura existente en órbita terrestre baja, como la Estación Espacial Internacional (ISS), depende de envíos regulares de suministros, incluidos los alimentos. "Nuestro objetivo es desarrollar tecnologías para la producción de alimentos a bordo, reduciendo la dependencia de los recursos de la Tierra", afirma Paille. "No es recomendable viajar más al espacio sin estas nuevas tecnologías".
Pero la producción de alimentos no es el único fin que hace de las plantas un elemento clave para la exploración espacial. Caplin: "Las plantas también tienen un importante papel que desempeñar en la mejora del bienestar psicológico de los astronautas durante misiones prolongadas".
El futuro del cultivo de plantas en la exploración espacial es prometedor.
Mejorar el entorno de trabajo en el espacio
Hablando de salud y bienestar en el entorno laboral... Una astronauta fue noticia en 2015 por beberse su primera taza de café espresso en el espacio. La cafetera experimental, apodada ISSpresso, fue bien recibida por los astronautas por razones obvias. "Hay antecedentes de experimentos en el entorno espacial con el objetivo de mejorar la salud y el bienestar de nuestras tripulaciones", afirma Paille.
Explorando los límites del crecimiento vegetal
A medida que la visión de establecer colonias en la luna o Marte se acerca a la realidad, la investigación continua de la ESA pretende superar los retos tecnológicos a los que aún nos enfrentamos. Uno de los componentes clave para el éxito es que las tripulaciones sean autosuficientes en el cultivo de sus propios alimentos. La alimentación es un factor clave para los viajes espaciales y las plantas son (parte de) la solución.
Preparándose para Marte
Descubra el mundo de la horticultura espacial con la Dra. Nicol Caplin, Científica de Exploración, y la Ing. Christel Paille, Ingeniera de Control Medioambiental y Soporte Vital de la Agencia Espacial Europea.
Desde la resistencia oculta de las plantas frente a la radiación espacial hasta los avances tecnológicos pioneros que tienden puentes entre la horticultura espacial y la terrestre; este artículo explora cómo las plantas desempeñan un papel vital en el futuro de la exploración espacial, y cómo la investigación de la ESA puede ampliar los límites del cultivo sostenible de plantas en nuestro planeta.
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