宇宙におけるイノベーションは、他の分野と同様に、地上の農業を変革し得る。
垂直農法とLED照明は、宇宙で開発されたアグテックの過去の事例である。
種子は、宇宙アグテックの次の最前線となり得る。
気候変動の影響は無視できないものであり、特に記録的な気温、潮位、気象現象が世界中で甚大な被害をもたらしている。世界では、1,200万ヘクタールの農業に有用な土地が毎年失われており、世界の農業生産量は、拡大する人口の需要を満たすために70%増加させる必要がある。アグテック市場、とりわけ宇宙産業を含め、着実な成長、投資、そして何よりもイノベーションが見られるのは当然のことである。
宇宙におけるイノベーションが地球上にすでにもたらした価値は計り知れない。NASAは述べている米国経済への投資収益率は、同機関の年間予算の3倍以上に上るという。携帯電話のデータや台風の予測からロボット工学や健康科学に至るまで、宇宙で得られた画期的な成果と活用のおかげで、私たちの生活の多くの側面が著しく便利になり、効率的になり、あるいはより快適になっている。現在、宇宙におけるアグテックの研究と技術発展には大きな可能性があり、将来の長期的な地球外居住を可能にするとともに、地球上の農業の方法を改善する応用も期待されている。
宇宙飛行士のために持続可能かつ拡張可能な食料供給源を開発することは、宇宙に新たな拠点を確実に設立し拡大していく能力にとって極めて重要となる。Voyagerを含むいくつかの民間企業は、国際宇宙ステーション（ISS）に代わる新たな民間宇宙ステーションの開発を積極的に進めており、これらの新たな拠点には居住者向けの栄養価の高い食料を提供する必要が生じている。
宇宙環境は、地上では直面する必要のない課題を私たちに突きつけるため、研究者は、通常の制約にとらわれず可能性を考え、地球上でゲームチェンジャーとなるイノベーションにつながる解決策を考案せざるを得なくなっている。例えば、NASAは植物を屋内で育てるための生物学的に最適化されたLED技術の開発を支援した。
この着想は、長期の宇宙飛行が人体に与える影響に関する初期研究から生まれたものである。1997年から2017年にかけて、米国国家宇宙生物医学研究所（NSBRI）は、光源が脳の活動をどのように変化させるかを研究するため、ヒューストンにあるNASAのジョンソン宇宙センターから助成金を受けた。研究者らは、青色光が、宇宙飛行士の体内時計を正確に保つために重要なホルモンであるメラトニンの生成に影響を与えることを発見した。この発見を受け、NASAは宇宙ステーションの蛍光灯をLEDに交換した。
LEDは消費電力が少なく、発熱も少なく、宇宙飛行士の概日リズムに合わせて色、温度、明るさを変えることができた。こうした特性を変更できる能力は、LEDが光合成に適した波長を提供することから、屋内での植物栽培にも有効であることが証明された。
宇宙アグテックが地球上の農業に与える影響
NSBRIが研究を開始したのとほぼ同時期に、コロンビア大学環境保健学部の教授であるディクソン・デスポミエ博士とその大学院生105名は、垂直農場という構想を生み出した。これは「各階で作物の層を育てる多階建ての建物」を指す。気候制御と並んで、NASAが開発したLED照明は地上の垂直農業にとって画期的な技術となり、作物ごとに特定の好ましい波長を容易にプログラムして提供し、最適な栽培条件をもたらした。
垂直農法は、多くの理由から大きな影響を持つ。第一に、垂直農場は従来型の農場よりもはるかに高い収穫量を得られる。垂直農法で1エーカーを使用すると、作物によって異なるが、土壌ベースの4～6エーカーに相当する量を生産できる。第二に、垂直農場は天候や害虫の影響を受けず、一年を通して栽培期間を確保できる。第三に、垂直農場は作物そのものと地球の双方にとって、はるかに持続可能である。農薬や除草剤を必要とせず、また農業機械も必要としないため、化石燃料の使用（および排出）を最小限に抑えられる。
現在、垂直農法は農業分野で最も急成長している分野の一つであり、作物の栽培に必要な水や土地を減らせる可能性に惹かれて、多くの起業家が参入している。次世代の垂直農場では、小麦、トウモロコシ、大豆といった主食用作物を対象とすることが望まれており、これらの作物は地球の農地の大部分を占め、大量の資源を必要とする。
人類初の月面着陸は、今日の食品の生産と安全性の確保に影響を与える基準の策定にも貢献した。包装されたスーパーマーケットの食品による食中毒の発生は、業界がほぼ全面的にHACCP（危害分析重要管理点）システムを採用したおかげで、今では極めてまれである。このシステムはアポロ計画の初期に宇宙飛行士の食料のために考案されたもので、3つの指針に基づいている。すなわち、危害分析を実施すること、重要管理点を特定し、危害をどのように防止、管理、または排除できるかを決定すること、そしてその管理点を頻繁な測定によって監視することである。現在、この同じシステムにより、食品企業は消費者に安全で質の高い食品を安定的に提供できるようになっている。
宇宙での取り組みを通じて開発された技術的知識と機器を輸出すること、すなわち「技術移転」は、地球の資源が減り続ける中で既存の農業の方法に劇的な変化をもたらす可能性を秘めている。現在、世界では地球人口のほぼ10%が飢餓の影響を受けており、地球上の植物種の40%が絶滅に向かっている。残念ながら、これらの課題に対する現在の解決策は、依然として大きく不足している、ものの、生物多様性を保護するための重要な新たな合意が12月にCOP15で成立した。COP15で成立した。 急速に変化する気候と増加する人口に生物が適応できるよう、新たなツールを引き続き模索する必要がある。
複数の分野で気候変動緩和策が講じられていることに加え、世界の農業は、競争が激化する市場において農場の収益性を維持するため、この分野の適応力を高め、作物の損失を減らすための、根本的に新しい生物学的・技術的イノベーションを必要としている。アブダビに拠点を置く農業研究企業であり、Voyager Spaceの関連会社であるStarLab Oasisは、新たな有益な形質を持つ作物の種子を開発するためのツールとして、微小重力、深宇宙放射線、打ち上げ時の振動という宇宙環境特有の組み合わせを利用する計画である。種子に物理的ストレス要因を与えて新たな形質を開発するという考え方は、地球上で約100年にわたって実施されており、3,200種類を超える作物の生産に貢献している。特に宇宙での作物育種は、「米、小麦、トウモロコシ、大豆、綿、トマトを含む200種類以上の宇宙由来の植物および果樹品種」を生み出し、その価値は「130万トン以上の食料で299億ドル」に上るとされ、中国航天科技集団によれば、その価値は同集団によって示されたものである。
新たな種子は、宇宙におけるアグテックイノベーションにとってもう一つの大きな機会である。NASAは、宇宙ステーションで飛ばされた種子を、その環境でより良く育つよう調整する取り組みをすでに進めている。種子フィルム（種子を埋め込んだ水溶性ポリマー）を利用することで、複数の種子を一度に保管、取り扱い、管理でき、種子フィルム溶液に栄養分を加えて成長を促進することも可能となる。NASAは、微小重力下で植物が受けるストレスから守るために種子フィルムに栄養分を組み込むこと、あるいは成長促進微生物を加えて強化することを目指している。成功すれば、種子フィルムは、さまざまなストレス要因に直面しても、より強靱な植物を育成しようとする地球上の農家にとって、実行可能な選択肢となり得る。
宇宙アグテックのために開発された技術は、より大きな持続可能性への取り組みを支援するため、農業の枠を超えた応用も持つ。昨年、NASAは新たな再生型生命維持装置「環境制御・生命維持システム」を打ち上げた。この技術により、より多くの乗組員が宇宙ステーションでより長期間生活できるようになり、補給すべき資源も減らせる。この装置は2つのシステム、すなわち汚染物質を除去する空気浄化システムと水再生システムで構成されている。水再生システムは特に優れており、93.5%の再生率を達成している。この実証済みの廃水再生能力は、特に淡水へのアクセスが限られた遠隔地において、地球に大きな影響を与える可能性を秘めている。
地上での応用が可能な宇宙のイノベーションと技術は極めて多く、研究のための資源と機会が増えるにつれて、今後も拡大していくだろう。私たちのビジョンは、宇宙のどこであっても、人類のために経済的に手頃で、持続可能な方法で栽培された栄養豊かな食料がある未来である。そして宇宙は、そのビジョンの実現に向けて私たちを一層近づける上で、間違いなく極めて重要な役割を果たすだろう。
