ดาราศาสตร์พฤกษศาสตร์เป็นสาขาย่อยประยุกต์ของพฤกษศาสตร์ที่ศึกษาพืชในสภาพแวดล้อมอวกาศเป็นสาขาหนึ่งของดาราศาสตร์ ชีววิทยาและพฤกษศาสตร์

ดาราศาสตร์พฤกษศาสตร์เกี่ยวข้องกับการศึกษาการค้นพบพืชนอกโลก ตลอดจนการวิจัยเกี่ยวกับการเจริญเติบโตของพืชบนโลกในอวกาศโดยมนุษย์^{[ 1 ]}

มีการศึกษาวิจัยว่าพืชสามารถปลูกในอวกาศ ได้ โดยทั่วไปในสภาพแวดล้อมที่ไร้น้ำหนักแต่มีความดันและควบคุมได้ ในสวนอวกาศเฉพาะ^{[ 2 ]}ในบริบทของการบินอวกาศของมนุษย์ พืชเหล่านี้สามารถนำมาบริโภคเป็นอาหารและ/หรือช่วยสร้างบรรยากาศที่สดชื่นได้^{[ 3 ]}พืชสามารถเผาผลาญคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศเพื่อผลิตออกซิเจนที่มีประโยชน์ และช่วยควบคุมความชื้นในห้องโดยสารได้^{[ 4 ]}การปลูกพืชในอวกาศอาจให้ประโยชน์ทางด้านจิตใจแก่ลูกเรือที่บินอวกาศ^{[ 4 ]}

ความท้าทายแรกในการปลูกพืชในอวกาศคือวิธีการทำให้พืชเจริญเติบโตโดยปราศจากแรงโน้มถ่วง^{[ 5 ]}ซึ่งต้องเผชิญกับความยากลำบากเกี่ยวกับผลกระทบของแรงโน้มถ่วงต่อการพัฒนาของราก การจัดหาแสงประเภทที่เหมาะสม และความท้าทายอื่นๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การจัดหาธาตุอาหารให้กับราก รวมถึงวัฏจักรทางชีวเคมีของธาตุอาหาร และปฏิสัมพันธ์ทางจุลชีววิทยาในวัสดุปลูกที่ใช้ดินเป็นฐานนั้นมีความซับซ้อนเป็นพิเศษ แต่ก็แสดงให้เห็นว่าการทำฟาร์มในอวกาศในสภาวะแรงโน้มถ่วงต่ำและไมโครแรงโน้มถ่วง เป็นไปได้ ^{[ 6 ] [ 7 ]}

NASA วางแผนที่จะปลูกพืชในอวกาศเพื่อช่วยเลี้ยงดูนักบินอวกาศ และเพื่อให้เกิดประโยชน์ทางจิตวิทยาสำหรับการบินอวกาศระยะยาว^{[ 8 ]}

ขอบสีแดงของพืช (VRE) เป็นสัญญาณชีวภาพของความยาวคลื่นอินฟราเรดใกล้ที่สามารถสังเกตได้จากการสังเกตการณ์โลกด้วยกล้องโทรทรรศน์ และมีความเข้มข้นเพิ่มขึ้นเมื่อวิวัฒนาการทำให้สิ่งมีชีวิตที่เป็นพืชมีความซับซ้อนมากขึ้น^{[ 10 ]}บนโลก ปรากฏการณ์นี้ได้รับการตรวจพบผ่านการวิเคราะห์แสงสะท้อนจากดาวเคราะห์บนดวงจันทร์ ซึ่งสามารถแสดงสเปกตรัมการสะท้อนที่พุ่งสูงขึ้นที่ 700 นาโนเมตร^{[ 10 ]}ในบทความที่ตีพิมพ์ในNatureในปี 1990 Saganและคณะได้อธิบายการตรวจจับแสงอินฟราเรดที่แผ่มาจากโลกของยานกาลิเลโอ ว่าเป็นหลักฐานของ "กิจกรรมทางชีวภาพที่แพร่หลาย" ^{[ 11 ]}บนโลก โดยมีหลักฐานของการสังเคราะห์แสงเป็นปัจจัยสำคัญอย่างยิ่ง

การเพิ่มขึ้นของความแรงของไบโอซิกเนเจอร์ VRE ของโลกได้รับการประเมินผ่านการสร้างแบบจำลองรังสีของโลกในยุคแรก^{[ 10 ]}มอสและเฟิร์นซึ่งเป็นพืชเด่นบนโลกใน ยุค ออร์โดวิเชียนและ คาร์ บอนิเฟอรัสผลิตรังสีอินฟราเรดที่ตรวจจับได้ที่ 700 นาโนเมตรได้อ่อนกว่าพืชพรรณของโลกในปัจจุบัน^{[ 10 ]}นักพฤกษศาสตร์อวกาศที่มุ่งเน้นพืชพรรณนอกโลกจึงตั้งทฤษฎีว่า การใช้แบบจำลองเดียวกันนี้ จะสามารถวัดได้ว่าดาวเคราะห์นอกระบบในเขตโกลดิล็อกส์ ของพวกมัน มีพืชพรรณอยู่หรือไม่ และโดยการเปรียบเทียบไบโอซิกเนเจอร์ VRE กับรังสีของโลกในอดีตที่สร้างแบบจำลองไว้ จะสามารถประเมินความซับซ้อนของพืชพรรณนี้ได้^{[ 12 ]}

มีอุปสรรคหลายประการในการตรวจจับวัตถุอวกาศที่มีพลังงานสูง (VRE) จากระบบนอกดาวเคราะห์:

• การที่ยานกาลิเลโอตรวจพบรังสีอินฟราเรดระยะไกล (VRE) ของโลกนั้นเป็นไปได้ด้วยดีเนื่องจากดาวเทียมอยู่ใกล้โลกมาก ก่อนการปล่อยกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ในเดือนธันวาคม 2021 เทคโนโลยีกล้องโทรทรรศน์ยังไม่ก้าวหน้าเพียงพอที่จะตรวจจับการแผ่รังสีอินฟราเรดที่พุ่งสูงขึ้นอย่างเห็นได้ชัดของ VRE ในระบบดาวเคราะห์นอกระบบที่อยู่ห่างไกลได้
• พบว่าเมฆปกคลุมหนาแน่นเป็นอันตรายต่อการตรวจจับ VRE เนื่องจากเมฆปกคลุมที่มากขึ้นจะเพิ่มค่าอัลเบโด โดยรวม ซึ่งทำให้การตรวจจับความหลากหลายของความยาวคลื่นรังสีทำได้ยากขึ้น^{[ 13 ]}นอกจากนี้ เมฆยังเป็นอันตรายต่อการสังเกตพื้นผิว ส่งผลให้มีการประมาณการว่าต้องมีพืชปกคลุมอย่างน้อย 20% และพื้นผิวที่ปราศจากเมฆเป็นอย่างน้อยจึงจะสามารถตรวจจับ VRE จากดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่มองเห็นได้จากกล้องโทรทรรศน์บนโลก^{[ 14 ]}
• แร่ธาตุบางชนิดได้รับการพิสูจน์แล้วว่าแสดงสเปกตรัมการสะท้อนแสงขอบคมที่คล้ายคลึงกันกับเม็ดสีสังเคราะห์แสงที่เก็บเกี่ยวแสง ซึ่งหมายความว่าต้องตัดความเป็นไปได้ของต้นกำเนิดแร่ธาตุสำหรับเอฟเฟกต์คล้าย VRE ออกไปก่อนจึงจะสามารถยืนยันคำอธิบายทางชีววิทยาได้^{[ 13 ]}ซึ่งอาจทำได้ยากจากโลก เนื่องจากแร่ธาตุใน รูปแบบอนุภาค เรโกไลท์ ที่ละเอียดกว่า แสดงลักษณะการสะท้อนแสงที่แตกต่างจากรูปแบบผลึกขนาดใหญ่ที่พบในโลก ข้อเสนอแนะหนึ่งที่เสนอโดยSara Seagerและคณะ คือการใช้การวัดบรรยากาศเพื่อกำหนดระดับออกซิเจนในบรรยากาศ ซึ่งหากมีระดับสูงจะตัดความเป็นไปได้ของความอุดมสมบูรณ์ของแร่ธาตุที่ไม่ถูกออกซิไดซ์บนพื้นผิว^{[ 13 ]}

กาฟริล อาเดรียโนวิช ติคอฟผู้ได้รับฉายาว่า 'ผู้สร้างดาราศาสตร์พฤกษศาสตร์' ^{[ 1 ]} ได้บัญญัติศัพท์นี้ขึ้นในปี 1945 เพื่ออธิบายสาขาที่กำลังเกิดขึ้นใหม่ซึ่งเกี่ยวข้องกับการค้นหาพืชพรรณนอกโลก เนื่องจากพายุบนดาวอังคารทำให้พื้นผิวมืดลงซึ่งมองเห็นได้จากโลก นักวิทยาศาสตร์ร่วมสมัยของติคอฟจึงมักเชื่อว่ามีพืชพรรณบนดาวอังคารที่เทียบได้กับการเปลี่ยนแปลงสีของพืชพรรณตามฤดูกาลบนโลก^{[ 14 ] [ 1 ]}จากข้อสรุปที่ได้จากการตรวจสอบแสงสะท้อนจากโลกบนดวงจันทร์ในปี 1914 ในปี 1918 และ 1921 ติคอฟได้ค้นพบโดยใช้ตัวกรองสีของกล้องโทรทรรศน์ว่า ไม่สามารถตรวจพบ คลอโรฟิลล์บนพื้นผิวดาวอังคารได้ ทำให้เขาตั้งสมมติฐานว่าลักษณะของพืชพรรณบนดาวอังคารน่าจะมีสีฟ้า ประกอบด้วยมอสและไลเคนเป็นส่วนใหญ่^{[ 1 ]}การวิจัยด้านพฤกษศาสตร์อวกาศของติคอฟจะพัฒนาไปสู่การวิจัยเกี่ยวกับการปลูกพืชในอวกาศ หรือการสาธิตความเป็นไปได้ที่พืชจะเติบโตได้ในสภาพแวดล้อมนอกโลก (โดยเฉพาะการเปรียบเทียบสภาพภูมิอากาศของดาวอังคารและไซบีเรีย) แต่เขาเป็นนักดาราศาสตร์คนแรกที่ใช้สีเพื่อพยายามวัดระดับของพืชพรรณบนดาวเทียมนอกโลก^{[ 1 ]}

หลังจากการบินผ่านของยานกาลิเลโอในปี 1990 ซึ่งแสดงให้เห็นถึงผลกระทบของ VRE บนโลก ความสนใจทางด้านพฤกษศาสตร์อวกาศในพืชนอกโลกส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่การตรวจสอบความเป็นไปได้ของการตรวจจับ VRE ^{[ 10 ] [ 13 ] [ 15 ] [ 16 ]}และมีการเสนอโครงการจำนวนหนึ่ง:

• ทั้ง โครงการ Darwin ขององค์การอวกาศยุโรป และNASA Terrestrial Planet Finderได้รับการอ้างถึง^{[ 17 ]}ว่าเป็นโครงการที่สามารถวิเคราะห์ไบโอซิกเนเจอร์ VRE ของดาวเคราะห์นอกระบบได้ก่อนที่จะถูกยกเลิกในปี 2550 และ 2554 ตามลำดับ
• กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่พิเศษของ ESO ซึ่งมีกำหนดเปิดตัวในปี 2028 ^{[ 18 ]}ยังได้รับการอ้างถึง^{[ 12 ] [ 19 ]}ว่าเป็นกล้องโทรทรรศน์อีกตัวหนึ่งที่จะสามารถตรวจจับสัญญาณชีวภาพ VRE ของดาวเคราะห์นอกระบบได้
• กล้องโทรทัศน์อวกาศของ NASA ในอนาคต เช่นHabitable Exoplanet Imaging Missionได้รับการวางแผนไว้โดยมีศักยภาพในการตรวจสอบหาสัญญาณชีวภาพของ VRE ^{[ 20 ]}

กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ ได้ค้นหาระบบดาวเคราะห์นอกระบบ TRAPPIST-1ตั้งแต่ปี 2021 เพื่อหาสัญญาณของพืชนอกโลกโดยการเก็บข้อมูลบรรยากาศ รวมถึงสัญญาณชีวภาพ VRE ซึ่งมองเห็นได้เมื่อดาวเคราะห์นอกระบบของ TRAPPIST-1 โคจรผ่านหน้าดาวฤกษ์ NASA ได้ตัดสินว่าดาวเคราะห์นอกระบบที่เป็นหิน 3 ดวงของ TRAPPIST-1 ( 1e , 1fและ1g ) อยู่ในเขตที่สิ่งมีชีวิตสามารถอาศัยอยู่ได้สำหรับน้ำเหลว (และสารชีวภาพอื่นๆ เช่น พืช) ^{[ 16 ] [ 21 ]}

คำอธิบายที่แม่นยำเกี่ยวกับลักษณะของพืชพรรณนอกโลกเป็นเรื่องที่คาดเดาได้ยาก แต่เป็นไปตามหลักการของ "ฟิสิกส์ของแข็งและเคมีบรรยากาศ" ตามที่ศาสตราจารย์John Albert Ravenจากมหาวิทยาลัย Dundee กล่าว ไว้^{[ 17 ]}

ปัจจัยหนึ่งที่กำหนดลักษณะของพืชนอกโลกคือดาวฤกษ์ที่อยู่ใจกลางระบบดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ลำดับหลักประเภท Gซึ่งให้สภาวะที่เอื้อต่อการสังเคราะห์แสง ของคลอโรฟิลล์ และระดับรังสีที่ควบคุมสภาวะบรรยากาศ เช่น ลม ซึ่งส่งผลต่อการพัฒนาวิวัฒนาการ TRAPPIST-1 เป็น ดาว แคระแดง ที่เย็นจัดมาก ให้พลังงานเกือบครึ่งหนึ่งของดวงอาทิตย์ ทำให้เกิดการคาดการณ์ทางพฤกษศาสตร์ดาราศาสตร์ว่าพืชในระบบดาวเคราะห์นอกระบบ TRAPPIST-1 อาจมีสีเข้มกว่ามาก หรืออาจดำสนิทเมื่อมองด้วยตาเปล่า^{[ 14 ]}

ในทางกลับกัน ดาวฤกษ์ลำดับหลักประเภท Fเช่นซิกมา บูติสคาดว่าจะส่งเสริมการเติบโตของพืชนอกโลกที่มีสีเหลือง^{[ 17 ]}หรือสีน้ำเงิน^{[ 14 ] [ 22 ]}ภายในระบบดาวเคราะห์นอกระบบ เพื่อสะท้อนกลับโฟตอน สีน้ำเงินระดับสูง ที่ปล่อยออกมาจากดาวฤกษ์ประเภทนี้

การศึกษาการตอบสนองของพืชในสภาพแวดล้อมอวกาศเป็นอีกหัวข้อหนึ่งของการวิจัยด้านพฤกษศาสตร์อวกาศ ในอวกาศ พืชต้องเผชิญกับปัจจัยกดดันทางสิ่งแวดล้อมที่ไม่เหมือนใครซึ่งไม่พบบนโลก รวมถึงสภาวะไร้แรง โน้ม ถ่วง รังสีไอออน และความเครียดจากออกซิเดชัน^{[ 23 ]}การทดลองแสดงให้เห็นว่าปัจจัยกดดันเหล่านี้ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมในเส้นทางการเผาผลาญของพืช การเปลี่ยนแปลงในการแสดงออกทางพันธุกรรมแสดงให้เห็นว่าพืชตอบสนองต่อสภาพแวดล้อมในอวกาศในระดับโมเลกุล^{[ 24 ]}การวิจัยด้านพฤกษศาสตร์อวกาศได้ถูกนำไปประยุกต์ใช้กับความท้าทายในการสร้างระบบสนับสนุนชีวิตทั้งในอวกาศและบนดาวเคราะห์ดวงอื่น โดยเฉพาะอย่างยิ่งดาวอังคาร

นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียKonstantin Tsiolkovskyเป็นหนึ่งในบุคคลแรกๆ ที่กล่าวถึงการใช้สิ่งมีชีวิตสังเคราะห์แสงเป็นทรัพยากรในระบบเกษตรกรรมในอวกาศ การคาดการณ์เกี่ยวกับการเพาะปลูกพืชในอวกาศมีมาตั้งแต่ต้นศตวรรษที่ 20 ^{[ 25 ]}คำว่าastrobotanyถูกใช้ครั้งแรกในปี 1945 โดยนักดาราศาสตร์โซเวียตและผู้บุกเบิกด้านชีววิทยาอวกาศGavriil Adrianovich Tikhov [ ^{1 ] Tikhov}ถือเป็นบิดาแห่ง astrobotany การวิจัยในสาขานี้ได้ดำเนินการทั้งการปลูกพืชบนโลกในสภาพแวดล้อมอวกาศและการค้นหาสิ่งมีชีวิตทางพฤกษศาสตร์บนดาวเคราะห์ดวงอื่น

สิ่งมีชีวิตกลุ่มแรกที่ถูกส่งขึ้นไปในอวกาศคือ "เมล็ดพันธุ์สายพันธุ์พิเศษที่พัฒนาขึ้น" ซึ่งถูกส่งขึ้นไปที่ระดับความสูง 134 กิโลเมตร (83 ไมล์) เมื่อวันที่ 9 กรกฎาคม พ.ศ. 2489 โดยจรวด V-2 ของสหรัฐฯ ตัวอย่างเหล่านี้ไม่ได้รับการกู้คืน เมล็ดพันธุ์กลุ่มแรกที่ถูกส่งขึ้นไปในอวกาศและได้รับการกู้คืนสำเร็จคือ เมล็ด ข้าวโพดที่ถูกส่งขึ้นไปเมื่อวันที่ 30 กรกฎาคม พ.ศ. 2489 ซึ่งต่อมาไม่นานก็มี เมล็ด ข้าวไรย์และฝ้าย ตามมา การทดลองทางชีววิทยา ในวงโคจรย่อยในช่วงแรกเหล่านี้ดำเนินการโดยมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดและห้องปฏิบัติการวิจัยกองทัพเรือและเกี่ยวข้องกับการได้รับรังสีของเนื้อเยื่อที่มีชีวิต^{[ 26 ]}ในปี พ.ศ. 2514 เมล็ดพันธุ์ไม้ 500 ชนิด ( สนลอบลอลลี , ไซคามอร์ , สวีท กัม,เรดวูดและดักลาสเฟอร์ ) ถูกส่งขึ้นไปรอบดวงจันทร์ในภารกิจ Apollo 14 ต้นไม้บนดวงจันทร์เหล่านี้ถูกนำไปปลูกและเติบโตพร้อมกับกลุ่มควบคุมบนโลก ซึ่งไม่พบการเปลี่ยนแปลงใดๆ

ในปี 1982 ลูกเรือของ สถานีอวกาศ โซเวียตSalyut 7ได้ทำการทดลองที่เตรียมโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวลิทัวเนีย ( Alfonsas Merkysและคนอื่นๆ) และปลูกArabidopsisโดยใช้อุปกรณ์เรือนกระจกขนาดเล็กสำหรับการทดลอง Fiton-3 ทำให้กลายเป็นพืชชนิดแรกที่ออกดอกและผลิตเมล็ดในอวกาศ^{[ 27 ] [ 28 ]}การ ทดลอง Skylabศึกษาผลกระทบของแรงโน้มถ่วงและแสงต่อต้นข้าว^{[ 29 ] [ 30 ]} เรือนกระจกอวกาศ SVET -2 ประสบความสำเร็จในการปลูกพืช จาก เมล็ดสู่เมล็ดในปี 1997 บนสถานีอวกาศ^Mir [ 4 ^{] Bion} 5บรรทุกDaucus carotaและBion 7บรรทุกข้าวโพด

การวิจัยพืชยังคงดำเนินต่อไปบนสถานีอวกาศนานาชาติระบบการผลิตชีวมวลถูกนำมาใช้ในภารกิจ ISS Expedition 4ระบบการผลิตผัก (Veggie) ถูกนำมาใช้บนISSใน ภายหลัง ^{[ 31 ]}พืชที่ทดสอบในระบบ Veggie ก่อนนำขึ้นสู่อวกาศ ได้แก่ ผักกาดหอม ผักสวิสชาร์ด หัวไชเท้า กะหล่ำปลีจีน และถั่วลันเตา^{[ 32 ]}ผักกาดหอมโรเมนสีแดงถูกปลูกในอวกาศในภารกิจ Expedition 40ซึ่งถูกเก็บเกี่ยวเมื่อโตเต็มที่ แช่แข็ง และนำไปทดสอบบนโลก สมาชิกของ ภารกิจ Expedition 44กลายเป็นนักบินอวกาศชาวอเมริกันกลุ่มแรกที่ได้กินพืชที่ปลูกในอวกาศเมื่อวันที่ 10 สิงหาคม 2015 เมื่อพืชผลผักกาดหอมโรเมนสีแดงของพวกเขาถูกเก็บเกี่ยว^{[ 33 ]}ตั้งแต่ปี 2003 นักบินอวกาศชาวรัสเซียได้กินพืชผลครึ่งหนึ่ง ในขณะที่อีกครึ่งหนึ่งนำไปวิจัยเพิ่มเติม^{[ 34 ]}ในปี 2012 ดอก ทานตะวัน บานสะพรั่ง บน ISS ภายใต้การดูแลของนักบินอวกาศ NASA โดนัลด์ เพตติท^{[ 35 ]}ในเดือนมกราคม พ.ศ. 2559 นักบินอวกาศของสหรัฐฯ ประกาศว่า ดอก ซินเนียได้บานสะพรั่งบนสถานีอวกาศนานาชาติ^{[ 36 ]}

ในปี 2018 การทดลอง Veggie-3 ได้รับการทดสอบด้วยหมอนพืชและแผ่นราก^{[ 37 ]}หนึ่งในเป้าหมายคือการปลูกอาหารสำหรับลูกเรือบริโภค^{[ 37 ]}พืชที่ทดสอบในเวลานี้ได้แก่กะหล่ำปลีผักกาดหอมและมิซูน่า^{[ 37 ]}

พืชที่ปลูกในอวกาศ ได้แก่:

• อาราบิโดปซิส (ผักกาดหอมธาเล) ^{[ 38 ] [ 39 ]}
• Bok choy (Tokyo Bekana) ( ผักกาดขาวปลี ) ^{[ 40 ]}
• ดอกทิวลิป^{[ 39 ]}
• คาลันโช^{[ 39 ]}
• แฟลกซ์^{[ 39 ]}
• หัวหอม , ถั่ว ลันเตา , หัวไชเท้า , ผักกาดหอม , ข้าวสาลี , กระเทียม , แตงกวา , ผักชีฝรั่ง , มันฝรั่งและผักชีลาว^{[ 39 ]}
• อบเชยโหระพา^{[ 41 ]}
• กะหล่ำปลี^{[ 42 ]}
• ดอกบานชื่น ('Profusion' var.) ^{[ 43 ]}
• ผักกาดโรเมนแดง (พันธุ์ 'Outredgeous') ^{[ 44 ]}
• ดอกทานตะวัน^{[ 45 ]}
• Ceratopteris richardii ^{[ 46 ]}
• Brachypodium distachyon ^{[ 47 ]}

พืชบางชนิด เช่น ยาสูบและผักบุ้ง ไม่ได้ถูกปลูกในอวกาศโดยตรง แต่ถูกนำไปอยู่ในสภาพแวดล้อมของอวกาศแล้วจึงงอกและเติบโตบนโลก^{[ 48 ]}

สาหร่ายเป็นตัวเลือกแรกสำหรับระบบสนับสนุนชีวิตของมนุษย์และพืช การวิจัยเบื้องต้นในช่วงทศวรรษ 1950 และ 1960 ใช้Chlorella, Anacystis, Synechocystis, Scenedesmus, SynechococcusและSpirulinaเพื่อศึกษาว่าสิ่งมีชีวิตที่สังเคราะห์แสงสามารถนำมาใช้ใน การหมุนเวียน O2และ CO2 _ในระบบปิดได้_{อย่างไร}^{[ 49 ]}การวิจัยในภายหลังผ่านโครงการ BIOS ของรัสเซียและโครงการ CELSS ของสหรัฐอเมริกาได้ตรวจสอบการใช้พืชชั้นสูงเพื่อทำหน้าที่เป็นตัวควบคุมบรรยากาศ ผู้รีไซเคิลของเสีย และอาหารสำหรับภารกิจที่ยั่งยืน พืชที่ศึกษากันโดยทั่วไป ได้แก่ พืชแป้ง เช่นข้าวสาลีมันฝรั่งและข้าวพืชที่อุดมด้วยโปรตีน เช่น ถั่วเหลือง ถั่วลิสง และถั่วฝักยาว และพืชอื่นๆ ที่ช่วยเพิ่มคุณค่าทางโภชนาการ เช่น ผักกาดหอม สตรอว์เบอร์รีและคะน้า^{[ 50 ]}การทดสอบสภาวะการเจริญเติบโตที่เหมาะสมในระบบปิดจำเป็นต้องมีการวิจัยทั้งพารามิเตอร์ด้านสิ่งแวดล้อมที่จำเป็นสำหรับพืชบางชนิด (เช่น ระยะเวลาแสงที่แตกต่างกันสำหรับพืชวันสั้นเทียบกับพืชวันยาว) และพันธุ์พืชที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการเจริญเติบโตในระบบสนับสนุนชีวิต

การทดสอบระบบสนับสนุนชีวิตระหว่างมนุษย์และพืชในอวกาศมีจำนวนค่อนข้างน้อยเมื่อเทียบกับการทดสอบที่คล้ายกันซึ่งดำเนินการบนโลกและการทดสอบการเจริญเติบโตของพืชในสภาวะแรงโน้มถ่วงต่ำในอวกาศ การทดสอบระบบสนับสนุนชีวิตครั้งแรกที่ดำเนินการในอวกาศ ได้แก่ การทดลองแลกเปลี่ยนก๊าซกับข้าวสาลี มันฝรั่ง และผักตบชวายักษ์ ( Spyrodela polyrhiza ) โครงการขนาดเล็กกว่า ซึ่งบางครั้งเรียกว่า "เครื่องทำสลัด" ได้ถูกนำมาใช้เพื่อจัดหาผลผลิตสดให้กับนักบินอวกาศเพื่อเป็นอาหารเสริม^{[ 49 ]}มีการวางแผนการศึกษาในอนาคตเพื่อตรวจสอบผลกระทบของการปลูกพืชต่อสุขภาพจิตของมนุษย์ในสภาพแวดล้อมที่จำกัด^{[ 51 ]}

งานวิจัยล่าสุดมุ่งเน้นไปที่การขยายระบบสนับสนุนชีวิตเหล่านี้ไปยังดาวเคราะห์ดวงอื่น โดยเฉพาะฐานบนดาวอังคาร ระบบปิดที่เชื่อมต่อกันที่เรียกว่า "ไบโอสเฟียร์แบบโมดูลาร์" ได้รับการสร้างต้นแบบเพื่อรองรับลูกเรือ 4-5 คนบนพื้นผิวดาวอังคาร^{[ 52 ]}ค่ายเหล่านี้ได้รับการออกแบบให้เป็นเรือนกระจกและฐานที่พองลมได้^{[ 53 ]}คาดว่าจะใช้ดินของดาวอังคารเป็นวัสดุปลูกและบำบัดน้ำเสีย รวมถึงพันธุ์พืชที่พัฒนาขึ้นโดยเฉพาะสำหรับสิ่งมีชีวิตนอกโลก^{[ 54 ]}นอกจากนี้ยังมีการพูดคุยเกี่ยวกับการใช้โฟบอส ดวงจันทร์ของดาวอังคารเป็นฐานทรัพยากร โดยอาจขุดน้ำแข็งและคาร์บอนไดออกไซด์จากพื้นผิว และในที่สุดก็ใช้หลุมอุกกาบาตที่เป็นโพรงสำหรับห้องปลูกพืชอัตโนมัติที่สามารถเก็บเกี่ยวได้ในระหว่างภารกิจการขุด^{[ 53 ]}

การศึกษาวิจัยเกี่ยวกับพืชได้ให้ข้อมูลที่เป็นประโยชน์ต่อสาขาพฤกษศาสตร์และพืชสวนอื่นๆ การวิจัยอย่างกว้างขวางเกี่ยวกับระบบไฮโดรโปนิกส์ประสบความสำเร็จโดย NASA ทั้งในโครงการ CELSS และ ALS รวมถึงผลกระทบของระยะเวลาการได้รับแสงและความเข้มของแสงที่เพิ่มขึ้นสำหรับพืชหลายชนิด^{[ 49 ]}การวิจัยยังนำไปสู่การเพิ่มประสิทธิภาพผลผลิตให้สูงกว่าที่เคยทำได้ในระบบการปลูกพืชในร่ม การศึกษาอย่างเข้มข้นเกี่ยวกับการแลกเปลี่ยนก๊าซและความเข้มข้นของสารระเหยในพืชในระบบปิดนำไปสู่ความเข้าใจที่เพิ่มขึ้นเกี่ยวกับการตอบสนองของพืชต่อระดับก๊าซที่รุนแรง เช่น คาร์บอนไดออกไซด์และเอทิลีน การใช้ LED ในการวิจัยระบบสนับสนุนชีวิตแบบปิดยังกระตุ้นให้มีการใช้ LED ในการปลูกพืชในร่มเพิ่มมากขึ้น^{[ 55 ]}

การทดลองบางอย่างที่เกี่ยวข้องกับพืช ได้แก่:

• ดาวเทียมไบออน
• ระบบการผลิตชีวมวลบนสถานีอวกาศนานาชาติ (ISS)
• ระบบการผลิตผัก (Veggie) บนสถานีอวกาศนานาชาติ^{[ 56 ]}
• สเวต^{[ 4 ]}
• SVET-2 ^บนยานMir ^{[ 4} ]
• แอดวาสค์
• TAGES บนสถานีอวกาศนานาชาติ^{[ 57 ]}
• การเจริญเติบโตของพืช/การตอบสนองต่อแสงของพืช บนยานสกายแล็บ^{[ 29 ]}
• หน่วยการเจริญเติบโตของพืชโอเอซิส^{[ 58 ]}
• การส่งสัญญาณของพืช ( STS-135 ) ^{[ 59 ]}
• การทดลองการเจริญเติบโตของพืช ( STS-95 ) ^{[ 60 ]}
• การศึกษาอากาศสะอาดของนาซา
• อีโคสเทรส , 2018 ^{[ 61 ] [ 62 ]}

การทดลองหลายครั้งมุ่งเน้นไปที่การเปรียบเทียบการเจริญเติบโตและการกระจายตัวของพืชในสภาวะไมโครกราวิตี้ สภาวะในอวกาศ เทียบกับสภาวะบนโลก ซึ่งช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถสำรวจได้ว่ารูปแบบการเจริญเติบโตของพืชบางอย่างเป็นลักษณะเฉพาะตัวหรือเกิดจากสภาพแวดล้อม ตัวอย่างเช่น อัลลัน เอช. บราวน์ ได้ทดสอบการเคลื่อนไหวของต้นกล้าบนกระสวยอวกาศโคลัมเบียในปี 1983 มีการบันทึกการเคลื่อนไหวของต้นกล้าทานตะวันขณะอยู่ในวงโคจร พวกเขาพบว่าต้นกล้ายังคงมีการเจริญเติบโตแบบหมุนและโคจรรอบแกนแม้จะไม่มีแรงโน้มถ่วง ซึ่งแสดงให้เห็นว่าพฤติกรรมเหล่านี้เป็นลักษณะเฉพาะตัว^{[ 64 ]}

การทดลองอื่นๆ พบว่าพืชมีความสามารถในการตอบสนองต่อแรงโน้มถ่วงได้แม้ในสภาวะที่มีแรงโน้มถ่วงต่ำ ตัวอย่างเช่น ระบบการเพาะปลูกแบบโมดูลาร์ของยุโรปของ ESA ^{[ 65 ]}ช่วยให้สามารถทำการทดลองเกี่ยวกับการเจริญเติบโตของพืชได้ โดยทำหน้าที่เป็นเรือนกระจก ขนาดเล็ก นักวิทยาศาสตร์บนสถานีอวกาศนานาชาติสามารถตรวจสอบได้ว่าพืชมีปฏิกิริยาอย่างไรในสภาวะที่มีแรงโน้มถ่วงแปรผัน การทดลอง Gravi-1 (2008) ใช้ EMCS เพื่อศึกษา การเจริญเติบโตของต้นกล้าถั่ว เลนทิลและการเคลื่อนที่ของอะไมโลพลาสต์บนเส้นทางที่ขึ้นอยู่กับแคลเซียม^{[ 66 ]}ผลการทดลองนี้พบว่าพืชสามารถรับรู้ทิศทางของแรงโน้มถ่วงได้แม้ในระดับที่ต่ำมาก^{[ 67 ]}การทดลองในภายหลังโดยใช้ EMCS ได้วางต้นกล้าถั่วเลนทิล 768 ต้นในเครื่องเหวี่ยงเพื่อกระตุ้นการเปลี่ยนแปลงแรงโน้มถ่วงต่างๆ การทดลองนี้ Gravi-2 (2014) แสดงให้เห็นว่าพืชเปลี่ยนการส่งสัญญาณแคลเซียมไปสู่การเจริญเติบโตของรากในขณะที่ปลูกในระดับแรงโน้มถ่วงต่างๆ^{[ 68 ]}

การทดลองจำนวนมากมีแนวทางทั่วไปในการสังเกตรูปแบบการเจริญเติบโตโดยรวมของพืช แทนที่จะสังเกตพฤติกรรมการเจริญเติบโตเฉพาะอย่างใดอย่างหนึ่ง ตัวอย่างเช่น การทดลองหนึ่งจากหน่วยงานอวกาศของแคนาดาพบว่า ต้น กล้าสนขาวเจริญเติบโตแตกต่างกันในสภาพแวดล้อมอวกาศไร้แรงโน้มถ่วงเมื่อเทียบกับต้นกล้าบนโลก^{[ 69 ]} ต้นกล้าในอวกาศแสดงให้เห็นการเจริญเติบโตที่เพิ่มขึ้นจากยอดและใบ และยังมีการกระจายตัว ของอะไมโลพลาสต์แบบสุ่มเมื่อเทียบกับกลุ่มควบคุมบนโลก^{[ 70 ]}

ดาราศาสตร์พฤกษศาสตร์ได้รับการกล่าวถึงหลายครั้งในวรรณกรรมและภาพยนตร์แนววิทยาศาสตร์

• ในภาพยนตร์เรื่องSilent Running ปี 1972 มีการบอกเป็นนัยว่า ในอนาคต พืชทุกชนิดบนโลกได้สูญพันธุ์ไปแล้ว จึงมีการเก็บรักษาตัวอย่างพืชไว้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ในโดมทรงเรขาคณิตขนาดมหึมาคล้ายเรือนกระจก ซึ่งติดตั้งอยู่บนยานอวกาศขนาดใหญ่ชื่อValley Forgeซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของฝูงบินขนส่งสินค้าอวกาศของสายการบินอเมริกันแอร์ไลน์ และปัจจุบันโคจรอยู่นอกวงโคจรของดาวเสาร์
• นวนิยาย Proteus UnboundของCharles Sheffield ในปี 1989 กล่าวถึงการใช้สาหร่ายที่แขวนอยู่ใน "ดาวเคราะห์" กลวงขนาดใหญ่เป็นเชื้อเพลิงชีวภาพสร้างระบบพลังงานแบบปิด^{[ 71 ]}
• ภาพยนตร์Avatar ปี 2009 นำเสนอนักชีววิทยานอกโลกดร. เกรซ ออกัสติน ผู้เขียนตำราพฤกษศาสตร์อวกาศเล่มแรกเกี่ยวกับพืชพรรณของแพนโดรา^{[ 72 ]}
• หนังสือThe Martian ปี 2011 และภาพยนตร์ปี 2015 โดย Andy Weir เน้นย้ำถึงการเอาชีวิตรอดอย่างกล้าหาญของนักพฤกษศาสตร์ Mark Watney ซึ่งใช้ความรู้ด้านพืชสวนของเขาในการปลูกมันฝรั่งเพื่อเป็นอาหารในขณะที่ติดอยู่บนดาวอังคาร^{[ 73 ]}
• ในซีรีส์แอนิเมชั่นอเมริกัน เรื่อง Scavengers Reign ปี 2023 เกี่ยวกับมนุษย์ที่ติดอยู่บนดาวเคราะห์ดวงอื่น พืชท้องถิ่นที่มีความหลากหลายและสร้างสรรค์มีบทบาทสำคัญ^{[ 74 ]}

• ชีวการบินอวกาศ  – สาขาวิชาการ
• ไบโอแล็บ  – อุปกรณ์วิทยาศาสตร์ที่ติดตั้งอยู่ภายในห้องปฏิบัติการโคลัมบัสของสถานีอวกาศนานาชาติ (ISS)
• ไบออน (ดาวเทียม)  – ยานอวกาศของสหภาพโซเวียตและรัสเซียที่มุ่งเป้าไปที่การทดลองทางชีววิทยาในอวกาศ
• BIOPAN  – โครงการวิจัยขององค์การอวกาศยุโรป
• โครงการไบโอแซทเทลไลต์  – ดาวเทียมของนาซาจำนวน 3 ดวง เพื่อประเมินผลกระทบของการเดินทางในอวกาศต่อสิ่งมีชีวิต
• เอนโดลิธ  – สิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ภายในหิน
• EXPOSE  – สิ่งอำนวยความสะดวกภายนอกบนสถานีอวกาศนานาชาติ (ISS) ที่อุทิศให้กับการทดลองด้านชีววิทยาอวกาศ
• รายชื่อจุลินทรีย์ที่ได้รับการทดสอบในอวกาศ
• ต้นไม้แห่งดวงจันทร์  – ต้นไม้ที่ปลูกจากเมล็ดที่นำติดตัวไปบนยานอวกาศอะพอลโล 14 หรืออาร์เทมิส 1
• O/OREOS  – ดาวเทียมขนาดเล็กของ NASA ที่บรรทุกอุปกรณ์ทดลองด้านชีววิทยาอวกาศ 2 ชุด
• การทำฟาร์มในอวกาศ
• อาหารอวกาศ  – อาหารที่นักบินอวกาศรับประทานในอวกาศ
• การปรับสภาพดาวเคราะห์  – กระบวนการทางวิศวกรรมดาวเคราะห์ในเชิงสมมติฐาน