Trang trại container thử nghiệm tại Nam Cực trước khi lên... sao Hỏa

Nam Cực là khu vực không trồng trọt được. Nhưng kể từ tháng 1/2018, các nhà nghiên cứu tại viện Neumayer III (Đức), sẽ bắt đầu trồng cà chua, xà lách, thảo mộc, ớt, dưa chuột, củ cải, thậm chí là dâu tây bên trong các container cách nhiệt tại đây.

Mặc dù đã có nhiều khu vườn trong nhà tại Nam Cực, nhưng EDEN ISS Mobile Test Facility của viện Neumayer III sẽ là trang trại trong nhà tiên tiến nhất tại lục địa này. Đây là một thử nghiệm nhằm vượt ra khỏi những giới hạn của ngành nông nghiệp trong nhà, thậm chí có thể đưa được cả lên… sao Hỏa.

Trên tảng băng trôi khổng lồ Ekström Ice Shelf giữa Đại Tây Dương, trang trại nhà kính sẽ tồn tại dưới điều kiện lạnh lẽo, tối tăm và độ ẩm cực thấp của Nam Cực.

EDEN ISS Mobile Test Facility.

Nhìn bên ngoài, cấu trúc của trang trại trông khá đơn giản, chỉ là một chiếc container từ đầu đến cuối dài 6 mét. Nhưng bên trong, đây là một ốc đảo công nghệ cao có thể sản xuất được đến 3 tạ rau quả hàng năm.

Trang trại trong nhà này dựa trên một hệ thống trồng trọt không dùng đất có tên gọi aeroponics. Hệ thống này ra mắt lần đầu tiên vào những năm 1920 và sử dụng nước cực kỳ hiệu quả, ít hơn tới 98% nước so với mô hình thổ canh.

Cây trồng sinh trưởng trong cách khay trên kệ, rễ nằm trong một buồng kín. Vào các khoảng thời gian đều đặn, rễ cây sẽ được phun nước, sương mù và chất dinh dưỡng. Lượng nước dư thừa sẽ được giữ lại để dùng tiếp cho chu kỳ sau.

Một bộ cảm biến theo dõi các mức độ dinh dưỡng sẽ gửi dữ liệu về máy tính. Máy tính sẽ phân tích hỗn hợp dinh dưỡng cho cây và điều chỉnh cho phù hợp dựa trên sự sinh trưởng và giai đoạn phát triển của cây.

Các camera sẽ theo dõi quá trình lớn lên của cây trồng, đồng thời các cảm biến khác sẽ giám sát nhiệt độ, độ ẩm và nồng độ CO₂. Những dữ liệu thu được sẽ gửi về một máy tính để điều chỉnh lại cho phù hợp.

Các bộ lọc không khí sẽ loại bỏ các vi khuẩn và nấm, một chiếc đèn cực tím sẽ tiệt trùng không khí và giết bất kỳ một sinh vật nào thoát khỏi các bộ lọc. Do môi trường đã được tiệt trùng nên trang trại không cần dùng thuốc trừ sâu.

Cây trồng sinh trưởng dưới hệ thống đèn LED chiếu ánh sáng màu xanh dương, đỏ và trắng. Khi các đèn này kết hợp với nhau, trang trại ngập chìm trong ánh sáng tím hồng. Đèn được bật 16 tiếng một ngày và tắt trong 8 tiếng còn lại để mô phỏng đêm tối.

Trang trại trong nhà này hiện đang được vận chuyển tới Cape Town, Nam Phi. Tại đây trang trại nhà kính này sẽ được vận chuyển sang một con tàu khác và dự kiến sẽ tới Nam Cực vào ngày 24/12/2017.

Nhà nghiên cứu Matthew Bamsey của dự án EDEN ISS cùng các cộng sự, và nhà khoa học không gian Paul Zabel, sẽ có mặt để giám sát quá trình trang trại được đặt lên tảng băng trôi.

Trang trại container không nằm trực tiếp trên mặt băng mà đặt trên kệ cao 2,5 mét nhằm tránh bị tuyết bao phủ. Trang trại bao gồm 2 container, một chiếc để chứa cây trồng và một chiếc để chứa các hệ thống điều khiển.

Sau bảy tuần, hầu hết các nhà khoa học sẽ trở về nhà, ngoại trừ Paul Zabel, ông sẽ ở lại cùng 9 nhà nghiên cứu khác.

Các nhà khoa học đang tiến hành trồng rau trong trang trại container.

Tại đây, Zabel sẽ đảm bảo các hệ thống vận hành trôi chảy, tỉa cây, thu hoạch khi cây lớn và gửi mẫu về các phòng thí nghiệm. Theo ông Matthew Bamsey, việc chăm sóc cây có ảnh hưởng tốt về tâm lý cho Zabel và những người khác.

Một trong những mục tiêu của dự án này là chinh phục không gian ngoài Trái Đất nhằm cải thiện đời sống tinh thần cho các nhà du hành vũ trụ.

“Chúng tôi không muốn một nhà du hành vũ trụ phải làm việc 16 giờ một ngày trong một lồng kính”, Matthew Bamsey nói.

Một nghiên cứu cho thấy, với những người sống ở các khu vực hẻo lánh như Nam Cực, tương tác với cây trồng, chăm sóc chúng hoặc đơn giản là chỉ nhìn chúng lớn lên, cũng có thể cải thiện tâm lý con người.

Cụ thể, đó là một nghiên cứu tại Hàn Quốc vào năm 2013. Nhóm nghiên cứu đã xây dựng một vườn rau trong nhà tại trạm King Sejong Station, Nam Cực. Kết quả cho thấy 83% nhân viên trạm này cho rằng những cây trồng trong vườn có ảnh hưởng “rất hữu ích” hoặc “khá hữu ích” đến tâm lý của họ.

Những ích lợi về tinh thần từ cây xanh tại Nam Cực bắt đầu được thừa nhận từ năm 1902. Nhóm các nhà thám hiểm lục địa dẫn đầu bởi Robert Falcon Scott, đã trồng cây rau mầm và mù tạt trên phao tàu dưới ánh sáng tự nhiên.

Trong một số bài báo, các thành viên đoàn thám hiểm thừa nhận các cây trồng này, cùng với công sức và thời gian chăm sóc chúng đã giúp họ cải thiện tinh thần hơn nhiều. Trong đó có một số người chia sẻ đó là lần đầu tiên họ được ăn rau tươi trong vòng hai năm qua.

Dư án trang trại nhà kính được tài trợ kinh phí cho tới hết năm 2018. Thử nghiệm lần này sẽ cho biết lượng thời gian cần thiết để trồng trọt và thu hoạch. Trong năm 2018, nhóm nghiên cứu sẽ tìm được câu trả lời. Các mẫu cây trồng sẽ được gửi về phòng thí nghiệm tại châu Âu để kiểm định dinh dưỡng.

Nếu không có vấn đề gì, các nhà nghiên cứu sẽ tiếp tục một vụ mùa mới.