Pytania w tej kategorii dotyczą biologii roślin w warunkach pozaziemskich – ich fizjologii, adaptacji do nietypowych czynników środowiskowych oraz diagnozowania problemów związanych z ich wzrostem. Skupiają się na interakcji organizm–środowisko oraz możliwościach utrzymania zdrowych upraw bez dostępu do zaawansowanego laboratorium.

 B1. Doradztwo astrobotaniczne

Załóżmy, że doradzasz Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) w wyborze roślin do pierwszych stałych baz poza Ziemią. Możesz zdecydować, czy Twoje rekomendacje dotyczą bazy marsjańskiej czy księżycowej – ale pamiętaj, że od tego zależą warunki środowiskowe, dostępność zasobów i potrzeby załogi. Warunki finansowe i logistyczne pozwalają na hodowlę jedynie trzech gatunków roślin, od których zależy nie tylko przeżycie, ale i powodzenie całej misji.

Wybierz jedną lokalizację (Mars lub Księżyc), a następnie trzy gatunki roślin i opisz, jakie cechy fizjologiczne i użytkowe powinny mieć w tych warunkach. Uzasadnij wybór środowiska i roślin.

Zadanie: Wybierz trzy gatunki roślin i opisz, jakie cechy fizjologiczne i użytkowe powinny mieć w tych warunkach. Uzasadnij wybór.

B2. Stresory oczywiste i nieoczywiste

W ramach studiów doktoranckich bierzesz udział w eksperymencie ESA, który symuluje warunki środowiskowe bazy księżycowej. Twoim zadaniem jest zbadanie wpływu nietypowego czynnika, który może negatywnie wpływać na wzrost i rozwój roślin w warunkach pozaziemskich, choć nie stanowi poważnego stresora w środowisku ziemskim.

Zadanie:

Wybierz jeden mniej oczywisty czynnik stresowy, np. związany z promieniowaniem, izolacją, ograniczoną mikrobiotą, wibracjami czy polem elektromagnetycznym – ale nie ograniczaj się do tych przykładów! Opisz jego potencjalny wpływ na rośliny oraz zaproponuj realistyczny sposób przeciwdziałania z użyciem materiałów i zasobów dostępnych w bazie księżycowej.

B3. Skoro wszystko jest dobrze, to co jest nie tak?

Podczas długoterminowej misji marsjańskiej zauważasz spadek tempa wzrostu roślin, mimo że systemy oświetlenia i nawadniania działają poprawnie. Musisz zidentyfikować możliwe przyczyny problemu bez dostępu do zaawansowanego sprzętu laboratoryjnego. Liczy się szybkość i kreatywność w działaniu!

Zadanie: Wymień trzy możliwe przyczyny i zaproponuj, jak je zweryfikować przy ograniczonych zasobach.

B4. Liście żółte, a to nie jesień!

Jako osoba odpowiedzialna za rośliny w habitacie księżycowym lub marsjańskim zauważasz objawy stresu, jak żółknięcie liści i zahamowany wzrost. Nie masz dostępu do profesjonalnych analiz – musisz polegać na prostych obserwacjach, testach i własnym doświadczeniu. Twoja diagnoza może zdecydować o przyszłości upraw.

Zadanie: Opracuj plan diagnostyczny oparty na obserwacjach, porównaniach i prostych testach.

Kategoria operacyjna dotyczy decyzji i rozwiązań organizacyjnych w systemach upraw poza Ziemią. Obejmuje zarządzanie zasobami (np. wodą, przestrzenią, temperaturą), optymalizację wydajności upraw i planowanie w warunkach awaryjnych. Skupia się na kompromisach i strategiach utrzymania funkcjonalnego systemu w trudnych warunkach.

O1. Wydajność a odporność

Projektujesz system uprawy na Marsie, gdzie woda jest najcenniejszym zasobem. Każda kropla musi być wykorzystana maksymalnie efektywnie, a ewentualna awaria nie może oznaczać utraty całej uprawy. Musisz znaleźć optymalną strategię.

Zadanie: Zdecyduj czy lepiej uprawiać rośliny wysokowydajne czy odporne na suszę? Uzasadnij wybór pod względem plonu, zużycia wody i ryzyka strat. Przedstaw możliwe ryzyka związane z podjętym wyborem.

O2. Houston, mamy botaniczny problem!

W wyniku awarii w bazie księżycowej możesz utrzymać tylko 30% planowanych upraw (pod względem zajmowanej powierzchni), ale załoga wciąż potrzebuje pełnej ilości tlenu. Od twoich decyzji zależy, czy uda się uniknąć kryzysu tlenowego. Musisz działać szybko i skutecznie, optymalizując każdy aspekt systemu.

Zadanie: Zaproponuj trzy sposoby, jak zmaksymalizować produkcję tlenu – uwzględnij wybór gatunków, warunki i techniki uprawy. Przedstaw możliwe ryzyka związane ze wskazanymi rozwiązaniami.

O3. 180 dni z jedną rośliną

Jesteś częścią załogi podczas 180-dniowej misji marsjańskiej. Ponieważ to pionierska misja, możecie uprawiać na miejscu tylko jeden gatunek rośliny. Roślina ma zapewnić jedzenie, produkcję tlenu i poprawiać nastrój załogi. Twój wybór musi łączyć wydajność z praktycznością.
Zadanie: Wybierz roślinę, która zapewni jedzenie, tlen i wsparcie psychiczne. Opisz jej zalety i ograniczenia i sposoby ich obejścia.

O4. Zabawa w ciepło-zimno?

W szklarni księżycowej doszło do awarii ogrzewania – przez 3 godziny temperatura spadła poniżej zera. Część roślin zmarzła, inne są uszkodzone – musisz działać szybko, by uratować, co się da, i zapobiec kolejnym awariom.

Zadanie: Opracuj plan ratunkowy: jak ocenisz, które rośliny ratować, jak wykorzystasz martwą biomasę i jak zapobiegniesz podobnym zdarzeniom.

O5. Zapylanie na orbicie

Na potrzeby przyszłych misji musisz zaprojektować system zapylania roślin w warunkach Marsa, Księżyca lub ISS. Nie możesz polegać na przypadkowych rozwiązaniach – wybór metody musi uwzględniać brak naturalnie występujących owadów, mikrograwitacji i ograniczoną przestrzeń.

Zadanie: Zaproponuj najlepszy system zapylania. Uzasadnij wybór i wskaż jego możliwe wady.

Pytania technologiczne odnoszą się do systemów, narzędzi i infrastruktury wykorzystywanej do uprawy roślin poza Ziemią – od rodzaju podłoża, przez odzysk składników, po projekt szklarni. Kładą nacisk na inżynieryjne podejście do upraw oraz ocenę efektywności różnych technologii w zamkniętym ekosystemie.

T1. Gleba czy woda?

Zespół inżynierów ESA planuje pierwszą bazę marsjańską i musi zdecydować, w czym uprawiać rośliny: w regolicie czy w systemie hydroponicznym. Twoja analiza zostanie przedstawiona w raporcie do głównego inżyniera misji. Musi być rzetelna, jasna i oparta na danych.

Zadanie: Porównaj hydroponikę i uprawę w regolicie pod względem efektywności, kosztów i ryzyka. Zarekomenduj jedno rozwiązanie dla misji załogowej.

T2. Trudne domknięcie

Twoim zadaniem jest zaprojektowanie zamkniętego system uprawy w habitacie planetarnym. Tylko pełne odzyskiwanie pierwiastków może zapewnić długoterminowe przetrwanie. Musisz zaplanować cały cykl biologiczny – od odpadów po odżywki.

Zadanie: Oceń, czy możliwe jest pełne domknięcie obiegu pierwiastków. Jakie organizmy i procesy musiałyby być częścią takiego systemu?

T3. Hodowla ciasna, ale własna

Podczas długiej misji międzyplanetarnej przestrzeń i woda są na wagę złota. Twoje zadanie to zaprojektować system uprawy, który dostarczy jak najwięcej pożywienia przy jak najmniejszych wymaganiach.

Zadanie: Zaprojektuj system uprawy, który daje maksymalną ilość jadalnej biomasy przy minimalnych zasobach. Wybierz 2–3 rośliny i uzasadnij wybór. Wskaż wady takiego rozwiązania.

T4. Planetarna szklarnia

Jesteś inżynierem odpowiedzialnym za wybór lokalizacji bazy marsjańskiej wraz ze szklarnią. Musisz wskazać optymalne miejsce oraz określić warunki, które zagwarantują sukces upraw w trudnym środowisku planety.

Zadanie: Określ, gdzie ją umieścić i jakie parametry należy uwzględnić (nasłonecznienie, promieniowanie, woda, regolit, światło).