Canh Tác Nông Nghiệp Trong Không Gian: Biên Giới Mới Của Thực Phẩm | Thiên Hà TV

Con người luôn vươn tới cấp vì sao và trong thế kỷ 21, sự quyết tâm và công nghệ đã đưa không gian vào tầm với. Không gian sẽ xuất hiện ở khắp mọi nơi trong nền kinh tế của chúng ta. Con người không thể chạy trốn khỏi ngành công nghiệp vũ trụ. Bây giờ không gian có thể giúp loài người tồn tại bằng cách thực hiện một việc gì đó trong không gian và làm cho nó bền vững ở đó. Thực ra chúng ta đang chuẩn bị cho một hành trình của con người tiến xa hơn nữa vào vũ trụ. Vào tháng 12 năm 1972, ba phi hành sa đã thực hiện sứ mệnh Apollo cuối cùng lên mặt trăng. Khi trái đất lùi xa dần phía sau, các phi hành sa đã chụp những bức ảnh mà NASA gọi là The Blue Maple. Trái đất không giống như một quả cầu màu xanh lam lơ lừng trong bóng tối. Những hình ảnh này ghi lại vẻ đẹp và sự hùng vĩ của hành tinh chúng ta, cũng như sự mong manh của bầu khí quyệt. Hơn nửa thế kỷ sau, các phi hành sa đã nhìn thấy Blue Maple hàng ngày từ trạm vũ trụ quốc tế ISS quay quanh quỹ đảo cách mặt đất 420 km. Trạm vũ trụ là nơi sinh sống, ăn uống và làm việc của phi hành toàn, gồm 7 phi hành sa trên tàu. Các thành viên phi hành toàn tiến hành các thí nghiệm để phát triển khoa học, y học và kiến thức về du hành trong không gian sâu thẳm. Một nhiệm vụ quan trọng là tìm hiểu cách sản xuất thực phẩm trong không gian, mang những kiến thức đó trở về hành tinh trái đất để tăng cường an ninh lương thực cho toàn thể nhân loại. NASA luôn nỗ lực cung cấp đủ thức ăn cho các phi hành toàn làm việc trong không gian. Điều này có nghĩa là tạo ra những thực phẩm lành mạnh, ngon miệng, có thể giữ được độ tươi trong nhiều năm, ngay cả trong những điều kiện khác biệt nhất. Khi làm nhiệm vụ, các phi hành sa phải tuân theo các lịch trình hàng ngày, chi tiết, được lên kế hoạch chính xác đến từng phút. Một ngày rất dài. Họ phải dạy từ sáng sớm, làm việc khoa học suốt cả ngày. Nhưng các phi hành sa cũng phải tập thể dục vài giờ mỗi ngày để duy trì mật độ xương và khối lượng cơ. Và họ cũng là thợ sổ chữa, sửa ống nước, thợ điện, thợ máy. Và còn nhiều thú vị nữa, như đi bộ ngoài không gian và sử dụng cánh tay robot để bắt các phương tiện bài. Sau một ngày làm việc, đồ ăn là niềm an ủi yêu thích. Nhưng bạn sẽ cần nhiều kỹ năng hơn về cách ăn uống trong điều kiện không chọc lực. Các loại thực phẩm vũ trụ mới liên tục được phát triển ở căn cứ trên mặt đất. Đồng thời NASA cũng là người tiên phong trong nhiều công nghệ bảo quản thực phẩm hiện đang được sử dụng rộng rãi trong thương mại. Một là xấy đông, giúp thực phẩm có thể ăn được trong nhiều năm. Phương pháp xấy đông khô lần đầu tiên được phát triển cho các sứ mệnh Apollo vào cuối những năm 1960. An toàn thực phẩm cũng là ưu tiên hàng đầu. Ngộ độc thực phẩm không thể xảy ra trong không gian vì nguồn lực y tế ở đó rất hạ chế và điều này có thể dẫn đến dự vụ thất bại. An toàn thực phẩm đối với NASA được thực hiện thông qua hệ thống SACCP. Đây là viết tắt của cụ từ Hazard Analysis Recycle Control Point. Bằng cách sử dụng hệ thống quản lý an toàn này, nhà cung cấp có thể xác định các mối nguy hiểm và đưa ra cách phòng tránh chúng trong suốt quá trình, từ sản xuất đến tiêu thụ. Hệ thống này được phát triển thông qua sự hợp tác giữa NASA và công ty Pinbury. Thực ra, khái niệm này đã được hình thành vào những năm 1960 và hướng dẫn ban đầu được viết ra với mục đích hướng đến hệ thống phần cứng không gian. Nhưng hiện nay, SACCP đã trở thành tiêu chuẩn công nghiệp được sử dụng trên toàn thế giới để đảm bảo an toàn thực phẩm và cung cấp cho người tiêu dùng sản phẩm an toàn, không chứa các chất gây ô nhiễm vật lý, hóa học và sinh học tiềm ẩn. Với những sứ mệnh dài ngày hơn, NASA đặt mục tiêu kéo dài thời gian sử dụng thực phẩm trong không sàn từ khoảng 3 năm hiện nay lên 5 năm hoặc lâu hơn trong tương lai. Nhưng chỉ dựa vào thực phẩm đóng gói có thể là không đủ. Các phi hành toàn sẽ phải tự trồng một số loại thực phẩm để ăn. Trong nhiều thập kỷ, các nhà khoa học đã nghiên cứu để tìm ra phương pháp trồng cây hiệu quả nhất. Nhưng trong không sàn, thực vật phải đối mặt với những điều kiện rất khác biệt như tình trạng vi trọng lực. NASA đã phát triển một hệ thống nghiên cứu thực vật và mùa màng có tên gọi là Veggie. Đây thực sự là một hệ thống rất cơ bản và đơn giản. Hệ thống này bao gồm một nắp đèn để cây có ánh sáng ở phía trên và quạt để luân truyền không khí xung quanh vì trong môi trường vi trọng lực không có sự đối lưu. Bên trong là một tấm thàm để cây trồng có thể bám dễ vào 6 chiếc gối nhỏ. Mỗi chiếc gối có chứa hạt giống, phân bón dạng phiên và một hỗn hợp đất xét với mục đích cung cấp oxy và nước cho dễ cây phát triển. Nước sẽ được bơm trực tiếp với mỗi chiếc gối để kích thích hạt giống nảy mầm. Vào những năm 1980, NASA đã tiết kế lại một buồng đo độ cao dùng cho mô phòng chiến bay để trồng cây. Ý tưởng đó, dành cho sô hành vũ trụ, đã tạo ra những công nghệ mới trong nông nghiệp được kiểm soát theo môi trường, như thủy canh, trồng canh tác thẳng đứng hiện đang được sử dụng rộng rãi trên trái đất. Trong bối cảnh biến đổi khí hậu và khán hiếm tài nguyên, nông nghiệp trong môi trường được kiểm soát có thể là giải pháp cứu cánh cho an ninh lương thực toàn cầu. Đến năm 2030, lĩnh vực này có thể có giá trị 100 tỷ USD. Hành tinh đỏ luôn hấp dẫn con người. Với những tiến bộ trong công nghệ và thám hiểm không gian, giấc mơ tới sao hỏa đang trở thành hiện thực. Tuy nhiên, các phi hành sai trên sao hỏa sẽ không có lựa chọn nào để vô sung nhu yếu phẩm trong suốt hành trình dài nhiều năm của họ. Họ sẽ có thể trồng sao xanh, nhưng họ sẽ lấy ít protein cần thiết ở đâu. Ở Phần Lan, tại một phòng thí nghiệm bên ngoài Helsinki, các nhà khoa học thực phẩm đã phát triển một dạng dinh dưỡng mới, loại dinh dưỡng mà họ hy vọng sẽ duy trì sức khỏe cho các phi hành gia trong công gian sâu thẳm, và theo thời gian nuôi sống hành tinh trái đất. Trong một nơi trông giống như nhà máy bia tải ra, một công ty khởi nghiệp địa phương đang tạo ra protein từ không khí gọi là solene. Quá trình sản xuất solene bắt đầu trong máy Lenman có vi khuẩn, điện tái tạo, thu thập các phân tựa CO2 và nước từ không khí và phân tách chúng thành hy rô và oxy. Trong máy Lenman, vi khuẩn được cung cấp các bao niêu xít hy rô và chất dinh dưỡng khoáng. Chúng tạo ra một dung dịch được đun nóng ở nhiệt độ 140 độ C để làm khô chất lỏng, tạo thành hỗn hợp dầu protein và vi chất dinh dưỡng. Cuối cùng, bạn sẽ có được một loại bột khô như thế này. Về mặt dinh dưỡng, rất giống với thịt khô, cà rốt khô hoặc đậu nành khô. Solene có thể được dùng để làm các sản phẩm protein như thịt thực vật, đậu phụ, format và các loại mứt. Nó thậm chí có thể thay thế trứng trong bánh ngọt. Solene sẽ là nguồn nguyên liệu có tính bền vững cao, cần rất ít nước, đất và các nguồn tài nguyên khác. Thành phần chính của Solene có nhiều trên trái đất, đó là Carbon Dioxide. Về cơ bản, những gì chúng ta cần cho sản xuất là điện và không khí. Điện có ở khắp mọi nơi trên hành tinh này, phân bồ khá đồng đều giữa dạng năng lượng gió và năng lượng mặt trời. Và với công nghệ, chúng ta có thể khai thác nước và Carbon Dioxide ở bất cứ đâu trên hành tinh này. Các sản phẩm thực phẩm có chứa Solene đã xuất hiện tại các cửa hàng vào đầu năm 2022, bắt đầu từ Singapore. Được biết đến là thiên đường của những người sành ăn và là một trong những quốc gia đầu tiên cấp phép theo quy định cho các loại thực phẩm bền vững mới như protein thực vật và thịt nuôi cấy. Không chỉ ở thành phố, Solene có thể được tạo ra ở bất cứ nơi nào khác hiếm tài nguyên, ngay cả trong không gian. Các nhà khoa học đang nghiên cứu nguyên mẫu lò phản ứng sinh học để sản xuất Solene trên tàu vũ trụ. Ví dụ, chúng ta thu được khí Carbon Dioxide từ không khí trong cabin. Khí này được các phi hành da thở ra khi họ hít thở. Trung bình một phi hành da thở ra 1kg Carbon Dioxide mỗi ngày, được thu thập bằng công nghệ thu giữ trực tiếp, CO2 sẽ được đưa vào lò phản ứng sinh học trên tàu để tạo ra Solene. Và hệ thống quản lý chất thải của tàu vũ trụ sẽ thu thập và xử lý chất thải cơ thể của phi hành da. Các sản phẩm phụ như nước, Carbon Dioxide, ammonia và khoáng chất được thải ra và tái chế thành nguyên liệu, tạo thành một hệ thống tuần hoàn. Và các nhà khoa học có thể phát triển bột khô làm sản phẩm cuối cùng, vì bột khô cực mịn trong điều kiện vi trọng lực có thể rất khó xử lý. Vì vậy, những gì họ hình dung là sự kết hợp giữa nước và Solene mà bạn có thể dễ dàng biến thành một loại sữa lắc protein. Nghiên cứu không gian thực sự có thể có ý nghĩa thiết thực ngay cả trên hành tinh trái đất, vì chúng ta có thể tạo ra các thiết bị tự động có kích thước bằng container cho các trại tị nạn và những địa điểm thiếu hậu cần. Việc áp dụng công nghệ đầy đủ vào việc này là rất quan trọng, vì khoảng một phần ba lượng khí thải nhà kính do hoạt động của con người gây ra là do những gì chúng ta ăn. Sau đó, công nghệ thực phẩm có thể giải quyết vấn đề môi trường lớn nhất và thách thức những gì chúng ta đang có trên hành tinh trái đất. Thực phẩm mới lạ có thể là nền ẩm thực của tương lai trên không gian và trên trái đất, một loại tự nhiên cổ xưa cũng vậy. Nấm thực sự rất hấp dẫn. Vương quốc nấm rất rộng lớn và nấm có rất nhiều loại khác nhau. Bạn có thể thấy nấm sò là loại nấm hoại sinh, và điều đó có nghĩa là chúng phân hủy gỗ. Vì vậy, chúng là ứng cử viên tuyệt vời để bay vào không gian, vì chúng sẽ phá hủy mọi thứ. Nếu bạn cho chúng thức ăn, chúng sẽ phân hủy thức ăn và biến nó thành loại nấm dầu protein bổ dưỡng. Nấm có nhiều công dụng. Chúng có thể là nguồn sinh dưỡng, dùng trong y học, làm phải, vật liệu xây dựng, và thậm chí là nhiên liệu sinh học. Ngành nấm học mới ra đời là do chúng ta bắt đầu trồng nấm. Nếu bạn ở trong một trang trại, bạn sẽ có rất nhiều không gian. Khi trồng nấm, bạn có thể sản xuất được một lượng lớn và rác thải có thể được ủ thành phân hữu cơ. Nhưng giả sử bạn đang ở trong một môi trường đô thị, một sát mạc thực phẩm hoặc trong vũ trụ, bạn có không gian rất hạn chế. Và vì thế, không gian đó trở nên rất quan trọng và chất thải trở nên nguy cấp. Và thế là, ngành nấm học mới ra đời như một phương pháp sản xuất nấm liên tục trong một diện tích cực kỳ nhỏ. Và đó thực sự là khoảnh khắc lé sáng rằng, có lẽ chúng ta có thể làm tốt hơn để có thể sản xuất được nhiều nấm hơn với một lượng nguyên liệu ban đầu nhất định. Trồng nấm theo phương pháp truyền thống cần có giá thể, một lớp mà nấm ăn sống và phát triển. Chất nền đó sẽ bị loại bỏ sau một lần sử dụng. Phương pháp nghiên cứu nấm mới sử dụng không nền có thể tái sử dụng. Trên đó tiêm môi trường lỏng giàu dinh dưỡng, sau đó không nền được tiêm chủng tạo ra sợi nấm, một chất giúp nấm phát triển. Nấm được thu hoạch và hệ thống lại tiếp tục lặp lại. Chuyên trình hiệu quả cao này liên tục sản xuất thực phẩm trong một diện tích nhỏ, đúng là tấm vé dành cho các phi hành ra du hành vào không gian sâu thẳng. Một lý do khác khiến nấm trở thành thực phẩm tốt cho vũ trụ là bởi vì chúng rất đa dạng. Trong tự nhiên có rất nhiều loại nấm khác nhau, và chúng có hương vị và kết cấu khác nhau, nhưng chúng vẫn cung cấp các loại vitamin, khoản chất và acid amine mà các phi hành ra sẽ cần trong nhiệm vụ xảy hạng. Nấm đã tồn tại từ rất lâu, giống như một vương quốc sự sống rất lâu đời, và có một số quần thể nấm thực sự rất lâu đời mà chúng ta biết đến. Một số có niên đại khoảng 5.000 năm tuổi, điều đó có nghĩa là chúng khá bền vỉ, có nghĩa là có khả năng rất cao là chúng sẽ tiếp tục phát triển trong không gian, ngay cả khi có bức xạ mặt trời và các hiện tượng cực đoan khác ngoài kia. Những thực phẩm như solin và nấm đang thúc đẩy sự tiến bộ đến danh giới cuối cùng, nhưng không gian còn mang lại cho chúng ta những món quà nào khác. Nông nghiệp và chuỗi cung ứng thực phẩm toàn cầu đang phải vật lộn với các vấn đề về môi trường và những gián đoạn khác. Trước tình trạng mất an ninh lương thực ngày càng xa tăng, các nhà khoa học đang phải vật lộn để tìm ra giải pháp. Các nhà lai tạo thực vật thường sử dụng bức xạ để gây ra các đột biến làm thay đổi DNA và đặc điểm vật lý của mẫu vật. Đột biến có thể tạo ra cây trồng có khả năng phục hồi tốt hơn và năng suất cao hơn. Nếu bạn thực sự muốn hướng tới mục tiêu phát triển các sống tốt hơn một cấp so với các sống hiện có trước đây, thì bạn phải tạo ra những đột biến cảm ứng này. Nhưng sau đó lại có một quá trình tuyển chọn để lựa chọn nghề cụ thể đó và cố gắng kết hợp tất cả các đặc điểm thuận lợi đã có trước đó. Vì vậy, chỉ khi một sinh vật có nhu cầu thích nghi trong một môi trường liên tục gây áp lực thì sinh vật đó mới tiến hóa. Và cuối cùng bạn sẽ có hạt giống hoặc giống cây mà người nông sân có thể trồng chọn. Việc gây đột biến thông qua bức xã mất nhiều năm và khác nhau tùy theo cây trồng. Các nhà khoa học đang tích cực gửi hạt giống vào không gian với hy vọng đẩy nhanh quá trình này. Vào năm 2022, họ đã đưa hạt giống của hai loài lên tầng vũ trụ. Cây cao lương và cây Arabidopsis. Hạt cây Arabidopsis và hạt cây cao lương được chọn vì có nguồn gốc kiến thức di chuyển dồi dào có thể sử dụng để so sánh. Trong không gian, hạt giống sẽ phải tiếp xúc với điều kiện vi trọng lực, bức xã, nhiệt độ cực cao và giá lạnh. Các hạt năng lượng cao và bức xã ảnh hưởng đến vật liệu di chuyển của hạt giống. Điều này gây ra đột biến hoặc thay đổi nhiễm sắc thể. Trở lại trái đất, những hạt giống biến đổi này nảy mầm thành những biến thể mới khác với loài cha mẹ của chúng trên trái đất. Tại Trung Quốc, các nhà khoa học đã làm việc này một thời gian và họ đã gửi hàng trăm loài hạt giống vào năm 2008 thông qua một vệ tinh có thể thu hồi. Và nó quay quanh quỹ đạo trong 15 ngày rồi quay trở lại. Và họ sử dụng hạt giống đó để sinh sản. Nghiên cứu đột phá là họ có một giống lúa mì hiện đang được trồng ở Trung Quốc, nơi có diện tích trồng lúa mì lớn thứ hai ở Trung Quốc. Và điều này xuất phát từ việc nhân giống trong không gian. Vào năm 2021, Cơ quan Thực phẩm Singapore đã gửi hạt sao mùi từ Singapore đến Trạm Vũ trụ Quốc tế. Một nguyên liệu phổ biến trong hầu hết các món ăn chậu Á. Cây trồng từ hạt giống mang về từ không gian nặng hơn và dài hơn cho thấy việc nhân giống trong không gian có thể trong mùa màng bội thu hơn. Cuộc tìm kiếm liên tục của các người để khám phá những biên giới mới đã chuyên cảm hứng cho vô số sáng kiến và khả năng. Công nghệ và kỹ thuật được phát triển và thử nghiệm trong không gian có thể khởi động lại ngánh nông nghiệp giúp sản xuất lương thực bền vững hơn trên trái đất.