Nga phát minh ra phương pháp trồng rau tươi trong không gian như thế nào?
Vitacikl-T được phát triển sau khi Nga đánh mất hệ thống 'nhà kính Lada' vào năm 2016.
Trồng cây trong không gian để cải thiện bữa ăn của các nhà du hành và nghiên cứu khoa học.
Lúa mì, đậu Hà Lan, hành tây và rau diếp vũ trụ ... ước mơ trồng thực phẩm của con người trong không gian đã có một bước tiến vượt bậc. Và tất cả có thể được thực hiện nhờ một bước nhỏ của một hệ thống mới thông minh do người Nga phát triển.
Làm cách nào để bạn trồng được thứ gì đó trong không gian khi không có trọng lực, trường điện từ hoặc ánh sáng mặt trời? Trong hơn 50 năm, các nhà khoa học từ các quốc gia khác nhau đã cố gắng hết sức để giải quyết vấn đề. Một số thí nghiệm thậm chí còn phần nào thành công. Nhưng giờ đây, lần đầu tiên chúng tôi có cách trồng một lúc nhiều loại rau trong không gian.
Tất cả đều nằm trong ống titan
Báo RBTH cho hay, hệ thống “Nhà kính không gian vitamin” là cách họ gọi Vitacikl-T - một thiết lập ống titan cho phép vận hành băng chuyền trồng rau trên Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS). Vitacikl-T được phát triển sau khi Nga đánh mất hệ thống “nhà kính Lada” vào năm 2016.
Cấu trúc bao gồm một trống quay với sáu mô-đun gốc. Việc trồng cây diễn ra trong mô-đun đầu tiên, sau đó là mô-đun khác cách nhau lần lượt trong khoảng bốn ngày, v.v. Sau 24 ngày, các phi hành gia có thể thu hoạch rau trong mô-đun đầu tiên, mô-đun này sẽ được thu thập, trước khi được lấp đầy bằng loạt hạt giống mới.
Các hoạt động được thực hiện theo chu kỳ, một chu kỳ diễn ra sau mỗi 44-66 ngày. Hiện tại kiểu thiết lập trồng cấy và thu hoạch theo chu kỳ này đã có thể tạo ra kết quả lớn hơn và tốt hơn bất kỳ khu vườn không gian nào cùng loại do nước ngoài tạo ra.
Ống trồng rau trên không gian Vitacikl-T của các nhà du hành Nga.
Một phát minh khác ở đây là hệ thống ống trồng trên khay xốp được bọc bên ngoài bằng vật liệu titan, nơi rễ của cây trồng có thể xuyên qua đất nhân tạo theo cách mà các động mạch làm, để tìm nước và dinh dưỡng.
“Bạn không thể tưới cây trong không gian như cách bình thường bởi dòng nước tưới sẽ biến thành giọt, bay về mọi hướng. Tuy nhiên, nếu bạn sử dụng cấu trúc ống mao dẫn, nước sẽ từ từ thấm qua các lỗ rỗng, đến thẳng rễ cây ” – ông Maksim Sheverdyayev, trưởng bộ phận vật liệu phi hạt nhân đặc biệt tại Rosatom, cho biết.
Khi thiếu đủ độ ẩm trong hệ thống thay đất, hiện tượng trao đổi dinh dưỡng và nước ngọt được kích hoạt nhờ vào các cảm biến áp suất. Khi đất trở nên quá khô, máy tính sẽ tự động điều chỉnh, gửi nhiều nước hơn tới khu vực rễ cây.
Cây sẽ phát triển đúng hướng nếu có sự hỗ trợ của máy li tâm khi được trồng trong không gian.
Hiện tại, kế hoạch của Nga là chỉ trồng rau diếp - mục đích cũng là để thêm sự đa dạng vào chế độ ăn uống ngoài không gian của các phi hành gia. Nhưng, ý tưởng về một nhà kính không gian sẽ trở nên không thể thiếu trong tương lai, trong thời kỳ tiềm năng thuộc địa hóa không gian, khi nhu cầu về một hệ sinh thái khép kín tự trị với nước và oxy được dự đoán sẽ trở nên đặc biệt cao.
Trang trại trong không gian
Trên thực tế, các nhà du hành vũ trụ Nga đã trồng được rất nhiều loại cây trên quỹ đạo vào năm 1960, trên con tàu Sputnik thứ hai, cùng với hai chú chó nổi tiếng Belka và Strelka.
Hạt giống phản ứng như thế nào với tình trạng không trọng lực? Thu hoạch có an toàn để tiêu thụ không? Nó có ảnh hưởng đến DNA của thực vật không? Tất cả những câu hỏi này (và hơn thế nữa), đã dẫn đến các loại thử nghiệm ngày nay sẽ cung cấp cho chúng ta hệ thống tự trị công nghệ cao mà chắc chắn con người sẽ cần có trong tương lai.
Thiết bị Oasi-1.
Hiện tại, sự phát triển tự nó diễn ra trong một thiết lập khá nhỏ gọn trong khuôn khổ không gian có giới hạn của trạm ISS mà người Mỹ đã làm và cho đến gần đây là thiết lập mới nhất của Nga.
“Có hai cách phát triển có thể xảy ra trong điều kiện không trọng lực. Thực vật hoặc bám vào một bề mặt, uốn lượn xung quanh nó, hoặc chúng có xu hướng tới một số nguồn sáng - tất cả phụ thuộc vào chủng loài của chúng” - nhà du hành vũ trụ Sergey Prokopyev giải thích.
“Các loại cây được trồng theo phương pháp thủy canh. Các ổ chứa gốc được gắn theo chiều ngang với chất nền nhân tạo sẽ nhận hạt giống và được tạo điều kiện cho không khí xâm nhập vào buồng kính qua vỏ nang” – nhà du hành Nga nói.
Thiết bị trồng cây Lada của các nhà khoa học vũ trụ Liên Xô.
Nước và chất dinh dưỡng được cung cấp tự động, mặc dù cho đến nay, một số phi hành gia thực hiện quy trình này theo cách thủ công, sử dụng ống tiêm và ống dẫn đưa nước và dưỡng chất thẳng vào chất nền. Tuy nhiên, cách làm này là một con đường đầy chông gai.
Năm 1974, trên trạm quỹ đạo Salut-4, có một thiết lập cấu trúc thủy canh được gọi là Oasis. Phi hành gia Georgy Grechko đã cố gắng trồng đậu theo cách này. Không có đất và đậu Hà Lan phải sinh tồn trên lưới thấm nước.
Ngay sau khi công việc bắt đầu, những giọt nước lớn bắt đầu rò rỉ khỏi hệ thống, và Grechko đã phải đuổi theo và ngăn chúng lại bằng khăn ăn. Cuối cùng nhà du hành đã cắt vòi và phải tưới nước bằng tay.
Tuy nhiên, đây không phải là vấn đề duy nhất. Trong cuốn sách có tên “Cosmonaut no.34”, nhà du hành Nga thú nhận rằng sự căm ghét môn sinh học ở trường gần như khiến ông phải trả giá bằng toàn bộ thí nghiệm.
Grechko nghĩ rằng mầm cây đang mắc kẹt trong tấm vải thấm nước và phát triển không đúng cách và dần dần tự bung ra khỏi lưới ẩm. Hóa ra Grechko đã nhầm lẫn rễ cây với thân cây.
Một nhà du hành Nga và củ hành tây trên tay.
Mặc dù vậy, thí nghiệm đã kết thúc thành công. Đậu Hà Lan bắt đầu chu kỳ của chúng - từ hạt đến thân. Nhưng trong số 36 hạt, chỉ có 3 hạt mọc thành công. Tại sao? Các nhà khoa học nghĩ rằng đó là do đặc điểm di truyền, phụ thuộc vào định hướng của Trái đất - địa chất: mầm luôn hướng về phía ánh sáng và thân cây theo hướng ngược lại.
Phải bắt chước Trái đất
Sau khi yếu tố đó được tính đến, thiết lập đã được sửa đổi và các hạt giống mới được đưa vào quỹ đạo, và tất cả đều nảy mầm thành công. Nhưng thực vật sẽ không nở hoa - giống như điều đã xảy ra vào năm 1980, với những cây lan đã nở trước khi bay vào vũ trụ.
Trong vài ngày, những bông hoa bắt đầu rụng, mặc dù những chiếc lá mới vẫn tiếp tục mọc lên, như điều đã xảy ra với rễ. Một lý thuyết sau đó đã thống nhất rằng từ trường của Trái đất đang hoạt động.
Cha đẻ của ngành du hành vũ trụ, Konstantin Tsyolkovsky, đã mô tả một giải pháp cho vấn đề này. Ông đã phát triển một kế hoạch tạo ra một trường hấp dẫn nhân tạo, liên quan đến việc trồng cây trong máy ly tâm.
Rau tươi được trồng trên vũ trụ.
Giải pháp thực tế đã tồn tại vào năm 1933. Máy ly tâm đã giúp ích: mầm cây quay theo vectơ của lực ly tâm. Thí nghiệm đã trồng thành công hai loại cây là Arabidopsis và cải xoong.
Sau thành công, các nhà du hành vũ trụ tiếp tục mang hạt giống vào không gian, trồng thành công hành tây, lúa mì, rau diếp, bắp cải và các loại cây khác trong không gian mở.
Vào năm 2007-2008, đã có thử nghiệm mang tên “Biorisk”, bao gồm hạt mù tạt, gạo, cà chua, củ cải, nấm men, cải xoong và nicandra phát triển trong 13 tháng trong một thùng chứa trên ISS. Những quả cà chua là loại duy nhất bị chết khi được đưa trở lại hành tinh trong khi những quả khác đã quay trở lại Trái đất trong khi vẫn giữ được độ tươi ngon của chúng.
Việc ăn các loại cây trồng trong không gian đã được luật pháp cho phép từ những năm 1980, khi các nhà khoa học lần đầu tiên xác định sự an toàn của chúng, sau khi nghiên cứu những tác động của quá trình trồng trọt như vậy.
