Hệ thống trồng cây XRoots trên trạm ISS. Ảnh: Sierra Space
Cải thiện hương vị và dinh dưỡng
Thực đơn hiện đại cho phi hành gia chủ yếu bao gồm thực phẩm chế biến sẵn có hạn sử dụng dài, được vận chuyển dưới dạng hàng hóa trong những chuyến bay lên Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS). Bất cứ thứ gì tươi sống cần được sản xuất ngay tại chỗ và chăn nuôi động vật không phải lựa chọn khả thi.
Để tạo ra chế độ ăn uống cân bằng trong không gian mà không cần thực phẩm bổ sung, các nhà nghiên cứu phát triển thực phẩm nguồn gốc thực vật hoàn chỉnh về mặt dinh dưỡng, chứa lượng lớn protein chất lượng cao. Đây là những loại cây hái và ăn được, có thể trồng và chế biến trong không gian, và sẽ cung cấp sự cân bằng tối ưu các axit amin thiết yếu. Chúng cũng bao gồm các axit amin không thiết yếu thường có trong động vật như taurine và creatine.
Chống chọi áp lực môi trường
Cây trồng trong không gian cần phải phát triển mạnh trong môi trường xa lạ. Trên Trái Đất, cây cối dựa vào trọng lực để biết hướng mọc rễ và đâm chồi, quá trình này được gọi là hướng trọng lực. Trong không gian, tính hướng trọng lực bị rối loạn, khiến rễ cây mọc theo hướng ngẫu nhiên do ảnh hưởng của vi trọng lực lên tín hiệu hormone. Các nhà khoa học đang nỗ lực nghiên cứu để xác định tác động của vi trọng lực lên sự phát triển của cây trồng. Ví dụ, trong điều kiện không trọng lực, các cục nước bám vào các bề mặt như rễ cây và không chảy đi đâu cả vì chúng bị giữ chặt sức căng bề mặt.
Ngoài ra, tình trạng thiếu trọng lực cũng làm gián đoạn quá trình đối lưu, ngăn cản các khí hòa trộn tự nhiên trong nước. Điều này sẽ hạn chế lượng oxy cung cấp cho rễ cây, dẫn đến tình trạng thiếu oxy. Thiếu oxy ở thực vật cũng xảy ra do lũ lụt khi lượng mưa lớn và đất bị ngập úng. Việc biến đổi gene thực vật để chịu được tình trạng thiếu oxy do vi trọng lực sẽ tạo ra dữ liệu giúp cải thiện khả năng chống lũ lụt của cây trồng trên Trái Đất, giảm thiểu thiệt hại nông nghiệp.
Giới chuyên gia cũng đang nghiên cứu hương vị và kết cấu thực phẩm nguồn gốc thực vật nhằm giải quyết vấn đề thường gặp ở phi hành gia là "chán nản với thực đơn". Trong nhiều thập kỷ, những phi hành gia chia sẻ vị giác của họ giảm sút trong không gian, khiến đồ ăn cay trở thành món khoái khẩu trên trạm vũ trụ.
Giá trị dược phẩm và xây dựng
Ở căn cứ Mặt Trăng hay Sao Hỏa, những người định cư không thể chờ hàng tháng hoặc hàng năm để nhận tiếp tế tài nguyên thiết yếu như thuốc men hoặc vật liệu xây dựng. Vì vậy, các loại cây trồng trong không gian đang được thiết kế để cung cấp nhiều ích lợi hơn ngoài lương thực. Cây trồng được biến đổi gene để sản xuất protein kích thích phản ứng miễn dịch và hoạt động như vaccine ăn được. Trên Trái Đất, nhiều loại dược phẩm được sản xuất và chiết xuất từ vi khuẩn. Thực vật có thể được biến đổi gene để sản xuất hợp chất thuốc hoặc tiền chất vật liệu xây dựng theo cách tương tự.
Những thí nghiệm trồng cây trong vũ trụ thành công
Nhiều thí nghiệm trồng cây đã diễn ra trên Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS). Một hệ thống mang tên Xroots được thiết kế để thử nghiệm các phương án trồng cây không cần đất khác nhau. Nó có nhiều khoang và các phi hành gia có thể sử dụng chúng cùng lúc để thử nghiệm nhiều phương án thủy canh và khí canh. Hệ thống cũng cho phép họ chụp ảnh và quay video quá trình phát triển, kể cả phần rễ, để kiểm tra. Tháng 6/2022, phi hành gia trên trạm ISS thu hoạch củ cải và rau mizuna từ Xroots.
Tháng 11/2023, các phi hành gia Thần Châu 16 của Trung Quốc cũng trồng thành côngrau diếp, cà chua bi và nhiều loại cây khác trên trạm vũ trụ Thiên Cung bằng hai bộ thiết bị chuyên dụng thuộc Hệ thống hỗ trợ sự sống và kiểm soát môi trường (ECLSS). Cây trồng từ thiết bị trồng trọt có thể hấp thụ carbon dioxide trong không khí để tạo ra oxy trong quá trình quang hợp, sau đó tái tạo và làm sạch nước bằng sự thoát hơi nước. Trung tâm Nghiên cứu và Đào tạo Phi hành gia Trung Quốc đã xây dựng một bản sao trên Trái Đất để các nhà nghiên cứu so sánh kết quả và phân tích chính xác khác biệt trong cách thực vật phát triển trong không gian và trên mặt đất.
An Khang (Theo Conversation, Digital Trend, Live Science)
