Các phi hành gia dài hạn trong tương lai có thể sẽ 'ăn' các tiểu hành tinh

Trong một nghiên cứu đột phá, các nhà khoa học đang đề xuất một giải pháp mới cho vấn đề cung cấp thực phẩm cho các sứ mệnh không gian dài hạn: khai thác tiểu hành tinh. Theo đó, những tiểu hành tinh giàu carbon có thể trở thành nguồn sinh khối ăn được, cung cấp thực phẩm cho các phi hành gia mà không cần phụ thuộc vào chuỗi cung ứng từ Trái Đất . Đây là một hướng đi mang tính cách mạng, mở ra triển vọng mới cho việc duy trì sự sống ngoài không gian trong thời gian dài.

Vấn đề thực phẩm trong không gian: Gánh nặng từ Trái Đất

Hiện nay, các sứ mệnh lên Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS) và những sứ mệnh tiềm năng lên Sao Hỏa phụ thuộc phần lớn vào nguồn cung cấp thực phẩm từ Trái Đất . Điều này gây ra gánh nặng lớn về chi phí và hậu cần. Đơn cử như một sứ mệnh tới Sao Hỏa , trọng lượng thực phẩm có thể lên tới 12 tấn, tạo áp lực lớn cho việc phóng vật tư lên không gian. Chi phí đưa mỗi kilogram hàng hóa vào quỹ đạo cũng rất đắt đỏ, lên tới khoảng 2.720 USD, theo ước tính của SpaceX.

Dù hiện tại đã có một số giải pháp thử nghiệm, như các hệ thống trồng cây thủy canh trên ISS, những phương pháp này vẫn còn nhiều hạn chế. Việc sản xuất lương thực trong không gian là khả thi, nhưng cực kỳ phức tạp và đòi hỏi sự đầu tư lớn từ Trái Đất . Vì thế, các nhà nghiên cứu đang tìm kiếm những giải pháp đột phá hơn để có thể duy trì sự sống cho các sứ mệnh không gian dài hạn.

Khám phá nguồn thực phẩm từ… đá không gian

Giải pháp mới được đề xuất là sử dụng tiểu hành tinh làm nguồn cung cấp thực phẩm. Các nhà nghiên cứu tập trung vào các loại tiểu hành tinh đặc biệt có chứa lượng lớn hydrocarbon hữu cơ, được gọi là chondrite carbonaceous. Những tiểu hành tinh này chứa các hợp chất hữu cơ phức tạp, bao gồm hydrocarbon – thành phần có thể chuyển hóa thành sinh khối ăn được thông qua các vi sinh vật đặc biệt.

Bằng cách sử dụng quy trình nhiệt phân để phá vỡ các hydrocarbon này, các nhà khoa học có thể tạo ra một môi trường mà vi khuẩn có thể tiêu thụ và chuyển hóa thành sinh khối. Các vi khuẩn này có khả năng phát triển trong môi trường không có oxy, giúp chúng chuyển hóa vật liệu hữu cơ trên tiểu hành tinh thành thức ăn cho con người.

Tiểu hành tinh Bennu, một tiểu hành tinh giàu hydrocarbon, đã được nghiên cứu rộng rãi và cho thấy tiềm năng lớn trong việc cung cấp thực phẩm. Theo ước tính, một tiểu hành tinh như Bennu có thể cung cấp từ 50 tấn đến 6.550 tấn sinh khối ăn được, đủ để nuôi sống các phi hành gia trong suốt 600 đến 17.000 năm. Đây là một con số ấn tượng, cho thấy tiềm năng lớn của việc khai thác tài nguyên không gian cho các sứ mệnh dài hạn.

Khả năng áp dụng thực tiễn

Mặc dù ý tưởng này rất tiềm năng, nhưng việc biến nó thành hiện thực còn đòi hỏi nhiều thách thức về công nghệ. Khai thác tiểu hành tinh không phải là điều dễ dàng. Nó đòi hỏi phải có các hệ thống robot tinh vi để khai thác và vận chuyển vật liệu. Sau đó, các vật liệu này cần được xử lý qua lò phản ứng sinh học để hỗ trợ sự sống của vi sinh vật và tạo ra thực phẩm.

Công nghệ này có thể được tích hợp vào hệ thống sử dụng tài nguyên tại chỗ (ISRU) – một hệ thống đã được nghiên cứu nhằm sử dụng các tài nguyên có sẵn tại các hành tinh hoặc tiểu hành tinh để đáp ứng nhu cầu sống của con người trong không gian. ISRU không chỉ giúp tạo ra thức ăn, mà còn có thể sản xuất oxy, nước, nhiên liệu và vật liệu xây dựng từ những gì có sẵn tại chỗ, giúp giảm đáng kể sự phụ thuộc vào nguồn cung từ Trái Đất .

Những thách thức cần vượt qua

Dù tiềm năng rất lớn, nhưng việc thực hiện quá trình này đòi hỏi nghiên cứu và phát triển công nghệ tiên tiến hơn nhiều so với hiện tại. Khả năng khai thác và chế biến vật liệu hữu cơ từ các tiểu hành tinh vẫn là một câu hỏi lớn. Để đảm bảo tính khả thi, cần xây dựng cơ sở hạ tầng và công nghệ chế biến hiệu quả, bao gồm cả việc phát triển các lò phản ứng sinh học đủ mạnh để hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt của không gian.

Thêm vào đó, quá trình sản xuất thực phẩm từ tiểu hành tinh cũng cần được kiểm tra cẩn thận để đảm bảo rằng sinh khối thu được không chỉ đủ dinh dưỡng mà còn phù hợp cho con người tiêu thụ. Ngoài ra, tốc độ sản xuất và yêu cầu năng lượng cho quá trình này cũng cần phải được đánh giá kỹ lưỡng.

Tương lai của thực phẩm không gian

Bất chấp những thách thức về công nghệ, việc khai thác tiểu hành tinh để sản xuất thực phẩm là một triển vọng hấp dẫn, mở ra cánh cửa cho những sứ mệnh không gian dài hạn và bền vững hơn. Nếu thành công, các phi hành gia sẽ không còn phụ thuộc vào thực phẩm từ Trái Đất mà có thể dựa vào nguồn thực phẩm có sẵn từ không gian. Điều này không chỉ giảm chi phí và gánh nặng hậu cần mà còn giúp con người tiến xa hơn trong hành trình khám phá vũ trụ.

Tuy con đường phía trước còn dài, nhưng nghiên cứu này đã cho thấy rằng hệ Mặt Trời không chỉ là nơi để khám phá mà còn chứa đựng những tài nguyên vô cùng quý giá cho sự sinh tồn của nhân loại ngoài không gian. Vấn đề còn lại là chúng ta có thể khai thác và tận dụng chúng như thế nào để đưa giấc mơ du hành không gian dài hạn trở thành hiện thực.