Tiến sỹ Cyrille Przybyla, nhà khoa học dẫn dắt chương trình Lunar Hatch (tạm dịch: ấp trứng trên mặt trăng) chia sẻ về kế hoạch tham vọng giúp các phi hành gia nuôi cá trong không gian, sớm nhất là từ năm 2021.
Được xem là một dự án mũi nhọn của Viện Nghiên cứu & Khám phá biển (IFREMER) và Trung tâm Nghiên cứu Không gian thuộc Đại học Montpellier (CSUM) tại Pháp, Lunar Hatch được xây dựng nhằm làm tăng cường năng lực tự cung cấp thực phẩm của các cộng đồng dân cư tương lai trên mặt trăng hay sao Hỏa. Các nhà khoa học kỳ vọng sẽ đưa trứng cá đã thụ tinh lên quỹ đạo bằng phương tiện vệ tinh siêu nhỏ (nanosatellite), thậm chí tới cả mặt trăng. Tuy nhiên trước đó, họ cần phải lựa chọn loài nuôi phù hợp và kiểm chứng khả năng thích ứng của nó trong môi trường khắc nghiệt bởi các chuyến bay, lẫn tiềm năng sinh trưởng ở điều kiện nhân tạo tại những thế giới hoàn toàn khác.
Việc ăn cá tươi nuôi trên không gian có ý nghĩa quan trọng như thế nào?
Trong khi chúng ta đang cân nhắc khả năng đưa người lên mặt trăng hay sao Hỏa, như tham vọng của Elon Musk với công ty vũ trụ tư nhân SpaceX, việc đảm bảo nguồn cung cấp thức ăn để nuôi sống những người tiên phong này chính là chìa khóa để thành công.
Trong dài hạn, việc chỉ ăn mãi những sản phẩm dạng khô đông (lyophilised) tại các căn cứ trên mặt trăng hoặc sao Hỏa là hoàn toàn không tốt, do thiếu vitamin C, B12, K và nhiều dưỡng chất khác.
Vì sao ông được chọn để dẫn dắt dự án?
Có lẽ bởi tôi đã có một số kinh nghiệm trong lĩnh vực nghiên cứu về sự phát triển của các loài thủy sản nuôi trong những hệ thống khép kín, khả năng tái sử dụng chất thải từ nuôi cá để phát triển vi tảo, hay sử dụng nguồn protein và lipid mới làm thức ăn thủy sản. Đối với trái Đất, phương châm của tôi luôn là “nuôi trồng thủy sản bền vững.” Chúng tôi đã làm nhiều việc nhằm bảo tồn tính đa dạng sinh học của môi trường, như chuyển hóa chất thải từ nuôi trồng thủy sản. Ý tưởng tương tự hoàn toàn có thể được áp dụng trên mặt trăng.
Điều gì khiến các loài thủy sinh thích hợp để đưa lên vũ trụ?
Để duy trì sức khỏe, con người cần nguồn dinh dưỡng cân bằng, do đó họ phải tiêu thụ lipid và đa dạng hóa chế độ ăn của mình. Các loài thủy sinh thực sự là ứng viên tuyệt vời nhờ khả năng sống sót tốt trong điều kiện môi trường khắc nghiệt. Chẳng hạn, chúng có thể chịu đựng sự rung lắc, tia phóng xạ, tình trạng không trọng lực, thiếu dưỡng khí và biến thiên nhiệt độ lớn.
Ngoài ra, cá và các loài thủy sinh còn có hệ số chuyển đổi thức ăn (FCR) tuyệt vời, khi tiêu thụ lượng oxy thấp hơn 3 lần so với những động vật trên cạn, do đó cũng thải carbon ít hơn 3 lần. Thứ nữa, như một số nghiên cứu còn chỉ ra, sự hiện diện của các loài động vật sống sẽ mang lại tác động tích cực, giúp phi hành gia trong những sứ mệnh bay dài ổn định tâm lý và đạt được tinh thần lành mạnh (psychological wellbeing).
Làm sao để đưa cá lên vũ trụ?
Nhờ vệ tinh siêu nhỏ CSUM–200 do Đại học Montpellier phát triển. Trứng đã thụ tinh có thể được chứa trong khoang tải và đưa lên không gian.
Có những trở ngại nào mà ông cùng nhóm của mình cần phải vượt qua?
Chúng tôi hiện đang tiến hành dự án LAUVE Project (Launch Vibration on fish Embryo), sử dụng các tác nhân kích thích để kiểm chứng tác động của sự rung lắc do phóng tàu vũ trụ lên trứng đã thụ tinh. Kết quả đánh giá sẽ dựa trên chất lượng phát triển của phôi, tỷ lệ trứng nở cùng khả năng sống sót của ấu trùng so với các nhóm đối chứng (control group).
Những kết quả ban đầu, trên hai loài cá vược (seabass) và cá khế (meagre) trong giai đoạn phát triển phôi, cho thấy động vật thủy sinh hoàn toàn có khả năng đương đầu với những điều kiện môi trường bất lợi như phóng tàu vũ trụ. Tiếp đến, chúng tôi cần kiểm chứng ảnh hưởng của phóng xạ, tình trạng biến thiên nhiệt độ và môi trường vi trọng lực đối với sự phát triển của trứng. Từ đó, chúng tôi sẽ xác định xem loài nào là phù hợp nhất cho một chuyến đi dài lên mặt trăng. Tới cuối năm, chúng tôi dự kiến sẽ giới hạn lại chỉ còn 5 – 6 loài. Bên cạnh đó, một trong số những tiêu chí quan trọng là trứng đã thụ tinh phải phát triển độc lập được trong hành trình kéo dài 3 – 4 ngày (lên mặt trăng).
Ngoài ra, chúng tôi cũng cần loài có khả năng thích ứng với sự thay đổi độ mặn, khi mà không ai biết chắc về thuộc tính của nước trên mặt trăng.
Ông có thể tiết lộ về khung thời gian cụ thể của dự án?
IFREMER và CSUM đang lên kế hoạch phóng trực tiếp các nanosatellite chở trứng đã thụ tinh lên Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS).
Trong khi Cơ quan Không gian Châu Âu (ESA) đang xúc tiến thành lập một khu định cư, mang tên Moon Village (Làng mặt trăng), trên vệ tinh của chúng tôi vào năm 2030. Sau đó, chương trình Lunar Hatch sẽ đi vào triển khai từng giai đoạn thử nghiệm. Chúng tôi kỳ vọng sẽ sớm giúp những người tiên phong với sứ mệnh chinh phục vũ trụ được thưởng thức các bữa ăn khỏe mạnh, dinh dưỡng cân bằng.
Đã từng có thí nghiệm nào đưa cá lên không gian chưa, và bằng cách nào?
Đã có một vài nghiên cứu về trứng cá đã thụ tinh trong điều kiện vi trọng lực. Năm 1973, tàu thăm dò sứ mệnh Skylab3 của Mỹ đã mang 50 trứng cá mud minnow (Fundulus heteroclitus), một loài ưa sống ở vùng đầm ngập mặt, và một vài mẫu cá thể cá non lên quỹ đạo. Kết quả là 48 trứng đã nở ra ấu trùng ở tuần thứ 3 trên trạm vũ trụ – tỷ lệ 96%.
Năm 1994, tại phòng thí nghiệm International Microgravity Laboratory (IML-2), 43 trứng của loài cá cảnh mang tên medaka (Oryzias latipes) đã được thụ tinh trong không gian và nở ra 8 cá thể cá con. Những trứng không nở, sau đó đã được đem về Trái Đất, và có thêm 30 cá con nữa nở trong 3 ngày.
Năm 2007, thí nghiệm mang tên mã Biorisk đã cho trứng cá redtail notho (Nothobranchius guentheri) nằm phơi bên ngoài khu vực thuộc trách nhiệm quản lý của Nga trên Trạm ISS trong vòng 1 tháng. Đó là một loài cá cảnh độc đáo khi đẻ và trứng ấp trong điều kiện khô ráo.
Tại sao cá phù hợp để sinh trưởng trong không gian hơn các loài gia súc?
Cá có xương là loại động vật cổ xưa và đã biến đổi rất ít trong suốt 38 triệu năm kể từ khi chúng xuất hiện, bất chấp việc Trái Đất đã trải qua rất nhiều biến cố về môi trường, khí hậu. Vì thế, chúng được kỳ vọng là sẽ cho thấy sức sống mãnh liệu như vậy trên không gian.
Thách thức chính đối với việc cho trứng nở và nuôi cá trên không gian là gì?
Theo tôi, sự phơi nhiễm phóng xạ trong những chuyến bay lên mặt trăng, và cả tại căn cứ trên mặt trăng sau này, sẽ gây ra một số tổn thương sinh lý. Tuy nhiên, chúng ta đã phát triển được loại vật liệu có khả năng giảm thiểu những tác động này lên DNA, tế bào người, … và tất nhiên cả cá cũng sẽ được hưởng lợi. Một ưu thế của việc sử dụng các động vật thủy sinh là môi trường nước sẽ làm hạn chế đáng kể ảnh hưởng của các hạt tích điện (thành phần nguy hiểm nhất trong phóng xạ vũ trụ).
Như ông đề cập, sự hiện diện của cá sẽ giúp cải thiện tinh thần của phi hành gia trên trạm vũ trụ. Liệu họ có cưỡng lại việc giết thịt chúng?
Dường như việc nuôi cá sẽ có tác động tích cực đến phi hành gia, và tạo cho họ cảm giác kết nối với sự sống trên Trái Đất, bên cạnh vai trò là nguồn cung cấp thức ăn. Liệu họ có phải đấu tranh tâm lý khi giết chúng lại là điều cần phải được kiểm chứng, và dù thế nào thì các nhà sinh lý học vũ trụ (space psychologist) sẽ thật may mắn khi có thêm một chủ đề nghiên cứu thú vị mới.
Ông có gợi ý ẩm thực gì cho phi hành gia?
Tôi từng tham gia một thảo luận thú vị hồi năm ngoái (2019) với một chuyên gia chịu trách nhiệm chuẩn bị bữa ăn cho các phi hành gia của châu Âu. Tôi đã cho ông ấy xem danh mục các đối tượng thủy sản nuôi tiềm năng trên vũ trụ, và hỏi xem loài nào dễ lọc da nhất. Điều căn bản là chúng ta cần giảm thiểu lượng rác thải do thức ăn, và nếu có khả năng tái sử dụng thì càng tốt.
Sau giai đoạn 1 sẽ là gì?
Giai đoạn nghiên cứu tiếp theo sẽ tập trung vào ảnh hưởng của bức xạ đối với sự phát triển của phôi trong những chuyến bay không gian. Nếu cần, chúng tôi sẽ can thiệp để làm chậm sự phát triển của phôi cho phù hợp với các hành trình dài, bởi điều kiện thời tiết bất lợi có thể trì hoãn việc phóng tên lửa, và chúng tôi thì không muốn cá nở sớm trước khi tới mặt trăng.
Ưu tiên sau năm 2021 là đưa trứng lên quỹ đạo của vệ tinh CubeSat hoặc Trạm ISS để chứng minh tính khả thi của khái niệm (proof of concept), nhưng thử nghiệm tốt nhất vẫn phải là một phần của sứ mệnh khám phá mặt trăng. Tôi đang liên hệ với cả ESA và Cơ quan Không gian Pháp (CNES) để kêu gọi sự tham gia của châu Âu trong chương trình sáng tạo mang tính đột phá này. Nhưng tất nhiên, chúng tôi cũng sẽ cân nhắc thiện chí của các quốc gia có tham vọng vũ trụ khác.
Phi hành gia có cần theo học lớp nuôi trồng thủy sản cấp tốc?
Tất nhiên, một trong số thành viên phi hành đoàn cần được đào tạo để biết cách chăm sóc cá – giống như việc họ phải học để trồng cà chua và khoai tây trên vũ trụ. Canh tác trên vũ trụ thực sự cũng là một nghề nghiệp.
Ai sẽ tài trợ cho nghiên cứu này?
CNES đang tài trợ cho một sinh viên của nhóm trong dự án lựa chọn loài nuôi, trong khi các thí nghiệm trong môi trường dao động do phóng tàu thì được IFREMER hậu thuẫn. Thách thức bây giờ đối với tôi là cần tìm kiếm thêm sự tài trợ mang tính hiệp tác. Từ lăng kính sinh học, nếu tập trung vào khả năng chống chiụ của trứng cá trong môi trường vũ trụ, nhóm của chúng tôi có thể sẵn sàng vào thời điểm cuối năm 2021. Nhưng một thách thức nữa là cần thiết kế loại bể chứa trứng trên vũ trụ.
