Bạn đã bao giờ thử trồng một cây cà chua trên bệ cửa sổ và cảm thấy tự hào lạ thường khi quả xanh nhỏ đầu tiên nhú lên chưa? Giờ hãy tưởng tượng bạn đang làm điều đó trong môi trường không trọng lực - lơ lửng trong một phòng thí nghiệm kim loại, cách Trái Đất 250 dặm, không đất, không ánh sáng mặt trời tự nhiên, và tiếng máy móc liên tục vận hành để duy trì sự sống.
Đó là những gì các phi hành gia trên trạm vũ trụ quốc tế (ISS) phải đối mặt khi làm vườn trên quỹ đạo. Nhưng họ không chỉ làm vậy cho vui. Các thí nghiệm về cây trồng trên vũ trụ của NASA đang âm thầm giải quyết một trong những thách thức lớn nhất cho du hành vũ trụ trong tương lai: làm thế nào để con người sống sót và khỏe mạnh trong các sứ mệnh dài ngày - dù là đến Mặt Trăng, Sao Hỏa hay xa hơn nữa.
Tại sao NASA lại trồng cây trong không gian?
Khi nghĩ về du hành vũ trụ, bạn có thể hình dung ra tên lửa, bộ đồ phi hành gia và vệ tinh. Nhưng thực phẩm thì sao? Nó kém hấp dẫn hơn một chút—nhưng lại cực kỳ quan trọng.
Trên ISS, hầu hết thực phẩm được đóng gói hút chân không được vận chuyển từ Trái Đất. Cách này hiện tại vẫn ổn. Nhưng điều gì sẽ xảy ra khi các phi hành gia dành nhiều năm trong sứ mệnh lên sao Hỏa? Bạn không thể "tiếp tế" khi đang ở cách xa 140 triệu dặm. Đó là lúc cây trồng trong không gian phát huy tác dụng.
Thực vật không chỉ cung cấp calo. Chúng có thể:
1. Bổ sung oxy thông qua quá trình quang hợp
2. Lọc carbon dioxide từ không khí
3. Cung cấp thực phẩm tươi ngon với hương vị và dinh dưỡng tốt hơn
4. Hỗ trợ sức khỏe tinh thần bằng cách giảm căng thẳng và tạo kết nối với Trái Đất
Đó là lý do tại sao NASA đã đưa thực vật lên không gian từ những năm 1980—nhưng chỉ trong thập kỷ gần đây, họ mới thực sự nghiêm túc về việc canh tác trên quỹ đạo.
NASA đã trồng những loại cây nào trên ISS?
Các thí nghiệm của NASA không tập trung vào các loại cây trồng bắt mắt hay trái cây kỳ lạ. Họ chọn những loại cây khỏe mạnh, phát triển nhanh và hữu ích trong môi trường được kiểm soát. Dưới đây là một vài ví dụ nổi bật:
1. Rau diếp Romaine đỏ – Đây là loại cây đầu tiên được trồng và ăn trong không gian (năm 2015). Được chọn vì tốc độ sinh trưởng nhanh và giàu dinh dưỡng, nó phát triển trong khoảng 33 ngày.
2. Hoa cúc Zinnia – Một lựa chọn đầy màu sắc, hoa cúc Zinnia không ăn được nhưng được trồng để nghiên cứu cách các loài thực vật có hoa hoạt động trong điều kiện vi trọng lực. Hơn nữa, chúng còn giúp các phi hành gia nâng cao tâm trạng bằng một chút vẻ đẹp.
3. Củ cải – Với chu kỳ sinh trưởng ngắn và nhu cầu chăm sóc thấp, củ cải rất lý tưởng cho không gian. NASA đã nghiên cứu cách rễ của chúng phát triển trong điều kiện không trọng lực.
4. Lúa mì và Arabidopsis (họ hàng với mù tạt) – Những loại cây này đã giúp các nhà khoa học nghiên cứu biểu hiện gen và mô hình tăng trưởng trong điều kiện không gian.
5. Ớt (cụ thể là ớt Española Improved) – NASA đã hoàn thành vụ thu hoạch ớt đầu tiên vào năm 2021. Tại sao lại là ớt? Chúng giàu dinh dưỡng, đậm đà hương vị và mang đến sự đa dạng cho thực đơn nhạt nhẽo trên không gian.
Mỗi loại cây đều mang đến một mảnh ghép khác nhau. Ví dụ, rau lá xanh có thể được trồng thường xuyên để thu hoạch tươi, trong khi ớt mang lại Vitamin C và chất chống oxy hóa. Thực vật có hoa giúp các nhà khoa học hiểu được chu kỳ sinh sản trong điều kiện vi trọng lực - điều rất quan trọng nếu chúng ta muốn trồng trái cây hoặc tạo hạt trong các sứ mệnh dài ngày.
Thực vật phát triển như thế nào trong không gian?
Không có trọng lực, nước không chảy xuống được, và rễ cây không "biết" phải mọc ở đâu. Vì vậy, NASA đã phải sáng tạo.
Họ sử dụng các hệ thống như Veggie và Advanced Plant Habitat—các buồng sinh trưởng chuyên dụng với đèn LED, gối rễ, cùng nhiệt độ và độ ẩm được kiểm soát.
Cách thức hoạt động như sau:
• Đèn LED mô phỏng ánh sáng mặt trời với các bước sóng đỏ, xanh lam và xanh lục
• Nước được dẫn chính xác qua bấc hoặc ống tiêm, do đó không bị trôi đi
• Luồng không khí được kiểm soát để ngăn ngừa nấm mốc hoặc tích tụ độ ẩm
• Camera và cảm biến theo dõi sức khỏe của cây theo thời gian thực
Và vì không gian chật hẹp, mỗi cây đều phải tự mình gánh vác trọng trách. NASA theo dõi sản lượng dinh dưỡng, tốc độ sinh trưởng, hiệu quả sử dụng tài nguyên và mức độ hỗ trợ sức khỏe của từng cây đối với phi hành đoàn.
Tại sao điều này lại quan trọng đối với tương lai của du hành vũ trụ?
Nếu chúng ta nghiêm túc về việc thiết lập các căn cứ trên Mặt Trăng hoặc du hành đến Sao Hỏa, cây xanh không phải là lựa chọn tùy ý—chúng là thiết yếu. Chúng sẽ giúp khép kín vòng lặp của các hệ thống hỗ trợ sự sống, giúp tàu vũ trụ tự cung tự cấp hơn.
NASA hình dung về những môi trường sống trong tương lai, nơi:
• Các phi hành gia trồng trọt theo lịch trình luân phiên trong các trang trại thẳng đứng
• Nước tái chế từ phi hành đoàn nuôi dưỡng cây trồng
• Chất thải thực vật được ủ hoặc tái sử dụng
• Thực phẩm tươi sống giúp nâng cao tinh thần và sức khỏe thể chất
Đây không chỉ là một dự án khoa học—mà là bản thiết kế ban đầu cho cách con người sẽ sống trong không gian. Hãy tưởng tượng nó như khu vườn sau nhà đầu tiên trên Sao Hỏa.
Bài học cho Trái Đất
Trớ trêu thay, công nghệ được thiết kế cho không gian vũ trụ lại có thể giúp giải quyết các vấn đề ngay tại chính quê hương chúng ta. Nghiên cứu thực vật của NASA đã truyền cảm hứng cho:
• Canh tác tiết kiệm nước ở các vùng khô hạn
• Đèn LED trồng cây cho vườn đô thị trong nhà
• Trang trại thẳng đứng nhỏ gọn, cần ít đất hoặc đất
Khi biến đổi khí hậu định hình lại ngành nông nghiệp, những ý tưởng ra đời trên quỹ đạo có thể giúp chúng ta nuôi sống nhiều người hơn với ít tài nguyên hơn.
Tiếp theo là gì?
NASA vẫn chưa dừng thử nghiệm. Trong các sứ mệnh sắp tới, họ dự định thử nghiệm:
• Cà chua và dâu tây cho các loại cây trồng giàu calo hơn
• Đậu và các loại cây họ đậu làm nguồn protein
• Rau mầm cho các lựa chọn thực phẩm nhanh chóng, giàu dinh dưỡng
Cuối cùng, các phi hành gia thậm chí có thể tự trồng và thu hoạch hạt giống của riêng mình, khép lại hoàn toàn vòng tuần hoàn. Điều đó sẽ đánh dấu một cột mốc quan trọng - không chỉ trong khoa học thực vật, mà còn trong giấc mơ về cuộc sống và sự phát triển của con người ngoài Trái Đất.
Lần tới khi bạn tưới nước cho cây húng quế hay kiểm tra rau bina trên bệ cửa sổ, hãy nhớ rằng—ở đâu đó trên cao, một phi hành gia có thể cũng đang làm điều tương tự. Và hành động chăm sóc nhỏ bé đó ư? Nó đang định hình tương lai của du hành vũ trụ.
