Năm 2017, Elon Musk đã vạch ra những kế hoạch lớn lao cho tương lai của SpaceX, công ty sẽ đưa loài người lên sao Hỏa. Trong nhiều thập kỷ, hàng chục ngàn chuyến bay Starship sẽ đưa một triệu con người đến bề mặt Hành tinh Đỏ, tối thiểu Musk mong đợi nó sẽ thực hiện để tạo ra một nền văn minh tự duy trì.
Số lượng các chi tiết trong một nỗ lực như thế này là không thể tin được. Điều gì về trọng lực giảm, tiếp xúc với bức xạ và điên cuồng không gian? Còn chuyến bay khứ hồi thì sao? Phần thay thế? Vật liệu xây dựng?
Mọi người sẽ ăn gì?
Trong tất cả các công nghệ mà chúng ta sẽ cần phải làm chủ cho bất kỳ ai sống trên sao Hỏa, chứ đừng nói đến một triệu người, thực phẩm có thể là một trong những thách thức lớn nhất.
Đó là vì sao Hỏa mang lại gần như không có gì khi bàn để phát triển số lượng lớn thực phẩm mà con người yêu cầu. Chúng tôi không nghĩ rằng có bất kỳ loài thực vật và động vật bản địa nào, và Trái đất có thể tiếp tục cung cấp lại một thuộc địa sao Hỏa với các gói chăm sóc từ nhà. Điều đó đánh bại toàn bộ ý tưởng tự túc.
Người sao Hỏa sẽ cần sản xuất thực phẩm tại địa phương. Và điều đó có nghĩa là khai thác mọi thứ theo ý của họ trên Hành tinh Đỏ, sử dụng công nghệ sản xuất thực phẩm mới nhất để giữ cho mọi người được ăn.
Nhưng liệu họ có quy mô lên tới một triệu người?
Trong một bài báo mới được công bố trên Tạp chí Không gian mới gọi là "Nuôi dưỡng một triệu người trên sao HỏaTít, Kevin M Cannon và Daniel T. Britt cung cấp một cái nhìn tổng quan về các công nghệ sẽ được sử dụng để sản xuất thực phẩm sao Hỏa, và những hạn chế của chúng sẽ là gì.
Rõ ràng là bạn có thể trồng cây ngay trên bề mặt Sao Hỏa, áp suất lạnh và áp suất khí quyển thấp sẽ quét sạch một cây trước khi nó kịp mọc lên từ hạt. Không có vật liệu hữu cơ có thể sử dụng trong regolith sao Hỏa, và lớp trên cùng thậm chí có chứa perchlorate độc hại.
Ý tưởng truyền thống là những người làm vườn sao Hỏa sẽ trồng trọt trong các nhà kính khổng lồ, bắt đầu trồng cây trong cuộc đua với vật liệu hữu cơ bổ sung. Bạn đã nhìn thấy sao Hỏa, bạn biết những gì tôi mô tả.
Và nó tương đối đơn giản để rửa regolith để loại bỏ các perchlorate.
Nhưng theo Cannon và Britt, điều này có lẽ đã thắng được trong trường hợp ban đầu. Các nhà máy sao Hỏa đã giành chiến thắng trong cuộc chạm trán. Thay vào đó, chúng sẽ được trồng thủy canh trong các dung dịch giàu dinh dưỡng bằng cách sử dụng nguồn cung cấp từ Trái đất.
Hãy để tôi chỉ cho bạn một ví dụ cụ thể về những gì nó có thể trông như thế nào.
Một trong những nơi thù địch nhất trên trái đất đối với cuộc sống của con người là Antartica, nhưng vào năm 2018, các nhà khoa học tại Trạm Đức Neumayer II ở Nam Cực đã thu hoạch một vụ rau khổng lồ được trồng hoàn toàn bằng phương pháp thủy canh.
Chúng được trồng trong nhà kính EDEN ISS, đây là một môi trường phát triển hoàn toàn khép kín với đèn phát triển LED, chất dinh dưỡng thủy canh và kiểm soát khí quyển.
Trong suốt 9,5 tháng, họ đã có thể sản xuất được 268 kg thực phẩm chỉ bằng 12,5 mét vuông. Họ đã có thể trồng dưa chuột, rau diếp và cà chua có hương vị tốt như những gì bạn có thể trồng trong khu vườn của riêng bạn.
Một người cần trung bình 3-4 giờ một ngày nỗ lực để trồng cây.
Không có lý do gì để nghĩ rằng kỹ thuật này sẽ không hoạt động trên Sao Hỏa, mặc dù việc quản lý bầu khí quyển sẽ khó khăn hơn vì bạn có thể chỉ cần mở một cửa sổ khi nó quá ẩm trong nhà kính của bạn.
Lo lắng về trọng lực thấp? Chúng ta đã biết rằng nó có thể trồng cây trong không gian. Có một thí nghiệm trên Trạm vũ trụ quốc tế có tên là Hệ thống tăng trưởng thực vật Veggie, được lắp đặt vào tháng 5 năm 2016.
Nhà kính nhỏ này chứa ba loại rau diếp khác nhau, được trồng trong môi trường thủy canh với đèn phát triển LED. Các phi hành gia thường xuyên thu hoạch rau diếp và làm salad bằng cách mặc quần áo được gửi lên từ Trái đất.
Một phiên bản thu nhỏ được gọi là Môi trường sống thực vật tiên tiến, là một buồng đang phát triển có kích thước của một tủ lạnh mini. Nó được thiết kế để kiểm tra cách thức thực vật khác nhau phản ứng với trọng lực và gần như hoàn toàn tự chủ, điều chỉnh nhiệt độ, chất dinh dưỡng và nước.
Gần đây, hệ thống này được sử dụng để trồng lúa mì lùn ở trạng thái vi trọng lực, và nó trông khá bình thường.
Những loại cây bạn nên trồng khi bạn có thể bắt đầu canh tác trong regolith sao Hỏa? Edward Guinan, một giáo sư tại Villanova gần đây đã thực hiện một thí nghiệm với lớp sinh vật học đại học của mình được gọi là The Red Thumbs: Mars Garden Project.
Họ đã thử nghiệm các loại thực vật khác nhau sẽ phát triển như thế nào trong regolith sao Hỏa mô phỏng, và quan trọng nhất là chúng có vị như thế nào? Hóa ra lúa mạch, húng quế, cải xoăn, hoa bia, hành tây, tỏi, rau diếp, khoai lang và bạc hà đã làm tốt.
Hãy để tôi nhắc lại để nó rõ ràng; hoa bia và lúa mạch được trồng trên sao Hỏa, hương vị cũng ngon như khi chúng được trồng trên Trái đất. Tôi có một bia sao Hỏa.
Được rồi, vậy những gì khác trên menu cho sao Hỏa?
Theo bài báo mà tôi đã tham khảo trước đó, Cannon và Britt đề nghị chúng tôi nên lấy protein từ thực vật, cũng như, dế, dế. Chúng được đóng gói với protein nhưng dễ nuôi hơn một đàn gia súc, và có rất nhiều công ty ở đây trên trái đất sẽ vui mừng bán cho bạn dế ở hầu hết mọi hình thức ăn được bạn có thể tưởng tượng.
Ngoài ra còn có một số tiến bộ đáng kinh ngạc trong thịt nuôi cấy, với các lò phản ứng sinh học sản xuất bánh mì kẹp thịt bò và thịt gà mà không bao giờ có trên một con vật.
Cannon và Britt đã xây dựng một mô hình để mô phỏng nhu cầu lương thực của dân số trên Sao Hỏa tăng lên tới một triệu người trong suốt 100 năm Trái đất. Họ cho rằng những người thực dân sẽ đến 150 tại một thời điểm trên các tên lửa từ Trái đất, và có tỷ lệ sinh và tử tự nhiên. Họ cũng cho rằng sẽ có những ca sinh nở khỏe mạnh trên Sao Hỏa và sự gia tăng tự nhiên đối với người dân địa phương.
Họ tính toán rằng sẽ phải mất gần 200.000 tàu tiếp tế nếu không có thực phẩm nào được trồng trên sao Hỏa để giữ cho cư dân được cho ăn. Nhưng nếu họ có thể vận hành thực phẩm địa phương, con số đó sẽ giảm xuống chỉ còn hơn 50.000 tàu tiếp tế trong toàn bộ 100 năm.
Họ có thể tự túc trong vòng 40 năm nếu có nhiều lao động hơn để dành cho nông nghiệp, với các tàu chở hàng mang theo nhiều vật tư nông nghiệp hơn. Điều này có nghĩa là ít thức ăn hơn, và nhiều thiết bị thủy canh hơn và phát triển ánh sáng, nhưng theo thời gian, những lợi thế thực sự tăng lên. Họ chỉ cần 6.500 giao thực phẩm.
Và nếu tất cả mọi người tập trung mọi nỗ lực vào sản xuất thực phẩm, họ có thể tự hoàn thành trong vòng 20 năm, chỉ với 209 lần giao thực phẩm.
Với mỗi người cần 46 mét vuông đất, không gian phát triển cuối cùng sẽ cần 46 km2. Điều này có thể được thực hiện trong các đường hầm dài khoảng 4 mét. 14,5 km đường hầm.
Thật đáng kinh ngạc, một máy đào hầm của Công ty nhàm chán có thể tạo ra tất cả các đường hầm này nếu cần thiết trong suốt 53 năm.
Bạn muốn trở thành một trong những người du hành tới Sao Hỏa, nhưng chuyến bay Starship của bạn đã được đặt trước chưa? Tin tốt, bạn có thể điều chỉnh chế độ ăn uống của bạn ngay lập tức. Các nhà nghiên cứu có một trang web đồng hành có tên Eat Like a Martian, với hướng dẫn miễn phí rằngllll cho phép bạn ăn các loại rau quả, các sản phẩm côn trùng và thịt nuôi cấy sẽ là nền tảng của chế độ ăn kiêng sao Hỏa.
Mặc dù hiện tại khoa học viễn tưởng khoa học viễn tưởng là một thuộc địa của con người vĩnh viễn trên sao Hỏa, nhưng những cải tiến trong công nghệ có cách biến khoa học viễn tưởng cuối cùng trở thành hiện thực.
Và ngay cả khi hóa ra sao Hỏa không phải là một nơi tuyệt vời để sống, những công nghệ tương tự này sẽ được yêu cầu cho bất kỳ thuộc địa tự duy trì nào, cho dù đó là trên Mặt trăng, tiểu hành tinh hay trong các trạm không gian trọng lực nhân tạo trong Mặt trăng Trái đất Điểm Lagrange.
Trên thực tế, những công nghệ này sẽ giúp chúng ta nuôi sống những con người đã sống ở đây trên Trái đất, tạo ra một tác động nhỏ hơn đến môi trường.
Bất kể điều gì xảy ra, chúng ta nên làm chủ công nghệ sản xuất thực phẩm, trong bất kỳ môi trường nào.
