Trung Quốc thu hoạch lúa trên quỹ đạo: bước tiến cho nông nghiệp ngoài không gian

Bạn có bao giờ tưởng tượng rằng hạt gạo có thể hoàn tất vòng đời ngay trên trạm vũ trụ? Mới đây, một nhóm nghiên cứu Trung Quốc đã thu gom những mẫu lúa trồng trong điều kiện vi trọng lực, mở ra hướng thử nghiệm thiết thực cho canh tác ở môi trường ngoài Trái Đất.

Mục tiêu nghiên cứu: theo dõi biến đổi di truyền qua hai thế hệ trên quỹ đạo

Các nhà khoa học đặt tên cho chương trình thí nghiệm nhằm làm sáng tỏ cơ chế phân tử thực vật khi phải thích ứng với điều kiện không trọng lượng kéo dài. Mục tiêu là hoàn thiện việc trồng liên tiếp hai thế hệ lúa trên quỹ đạo để quan sát xem đặc tính di truyền và khả năng thích nghi của cây có biến đổi thế nào khi trải qua chu kỳ sinh trưởng trọn vẹn ngoài Trái Đất.

Những hạt giống được mang theo và cách phân chia mẫu

Đội ngũ thực hiện đã sử dụng giống Japonica – nhóm lúa được biết đến nhờ tính dễ thích nghi và chu kỳ sinh trưởng ngắn, thường hoàn tất trong ba đến bốn tháng. Các mẫu trên tàu được bố trí thành hai nhóm chính: một nhóm gồm hạt giống chưa từng tiếp xúc với không gian, và nhóm còn lại gồm hậu duệ trực tiếp của cây từng được thu hoạch trên trạm vũ trụ trong đợt trước đó năm 2022. Nhóm hậu duệ này đã trải qua nhiều vòng nhân giống tiếp theo trên mặt đất trước khi được đưa trở lại môi trường quỹ đạo để so sánh.

Thiết kế hệ thống trồng: đơn vị độc lập, song song để đối chiếu phương thức sinh sản

Theo thông báo từ truyền thông Trung Quốc, hệ thống thí nghiệm trên trạm bao gồm bốn buồng trồng độc lập. Mỗi buồng chứa sáu hạt giống, và các buồng được sắp xếp theo cặp song song nhằm thử nghiệm khác nhau về phương thức sinh sản và theo dõi phản ứng của cây khi đối mặt với môi trường chiếu sáng, nhiệt độ và vi trọng lực đặc trưng của trạm.

Thu hoạch và bảo quản mẫu: chuẩn bị cho phân tích sâu

Nhóm phi hành gia của nhiệm vụ đã tiến hành thu hoạch hoa, bông và hạt; đồng thời lấy mẫu thân và lá cây. Những mẫu thực vật được bảo quản ở nhiệt độ thấp, đảm bảo nguyên trạng sinh học khi vận chuyển về Trái Đất. Dữ liệu và mẫu thu thập sẽ được các nhà nghiên cứu phân tích chi tiết, nhằm tìm bằng chứng về bất kỳ biến đổi nào ở cấp độ nhiễm sắc thể, biểu hiện gene hoặc đặc tính sinh học có thể ảnh hưởng tới năng suất và độ bền chủng loại khi trồng trong môi trường vi trọng lực.

Di sản từ các nhiệm vụ trước và ý nghĩa của kết quả hiện tại

Thí nghiệm mới này tiếp nối kết quả thu được vào năm 2022, khi nhóm trước đó ghi nhận việc một chu kỳ sinh trưởng của cây lúa trên quỹ đạo đã thành công và thu về các hạt F1. Việc mở rộng quan sát sang hai thế hệ liên tiếp giúp tô đậm mức độ tin cậy của dữ liệu và cung cấp thông tin cần thiết để phát triển các mô hình canh tác dài hạn trong không gian — một bước quan trọng nếu con người muốn tự cung cấp thực phẩm cho các phi hành đoàn dài ngày hoặc các tiền đồn ngoài quỹ đạo và trên hành tinh khác.

Các nhiệm vụ khoa học và y học được tiến hành đồng thời

Bên cạnh chương trình nông nghiệp, phi hành đoàn còn thực hiện chuỗi thử nghiệm y sinh và kỹ thuật. Họ đã sử dụng thiết bị siêu âm để khảo sát lưu lượng máu ở các động mạch chính như động mạch cảnh, động mạch quay và động mạch mu chân, nhằm phục vụ cho việc lập bản đồ thay đổi dòng chảy máu trong suốt thời gian sống trong môi trường không trọng. Ngoài ra, tổ bay đã điều chỉnh các chế độ chiếu sáng trong khoang để đánh giá ảnh hưởng của ánh sáng nhân tạo lên tâm trạng, khả năng tập trung và năng suất lao động — dữ liệu hữu ích để thiết kế không gian sống làm việc tối ưu cho các phi hành gia.

Huấn luyện ứng phó sự cố và theo dõi sức khỏe định kỳ

Để đảm bảo an toàn, thủ tục diễn tập các tình huống khẩn cấp như giả lập hỏa hoạn cũng được tiến hành, giúp kiểm tra phản ứng hệ thống và khả năng phối hợp của tổ bay. Song song đó, các bài kiểm tra sức khỏe định kỳ giúp nhóm nghiên cứu giám sát các chỉ số sinh lý trong suốt nhiệm vụ, phát hiện sớm những biến đổi do tác động của môi trường vũ trụ và đề xuất biện pháp phòng ngừa phù hợp cho các sứ mệnh kéo dài.

Tầm nhìn ứng dụng: từ nghiên cứu đến mô hình sản xuất nông nghiệp vũ trụ

Kết quả phân tích trên mẫu thu hoạch sẽ tạo nền tảng khoa học để thiết kế hệ thống canh tác ngoài không gian với khả năng tái sản xuất và ổn định di truyền. Việc chứng minh có thể trồng nhiều thế hệ cây trồng liên tiếp trên quỹ đạo mà không làm mất đi đặc tính mong muốn là yếu tố then chốt để hướng tới an ninh lương thực cho các nhiệm vụ thám hiểm xa.

Kết luận: một bước nữa tiến gần nông nghiệp không gian thực tiễn

Đợt thử nghiệm vừa hoàn tất cho thấy khả năng thực hiện các chu kỳ sinh trưởng cây trồng liên tiếp trong điều kiện ngoài Trái Đất, đồng thời cung cấp các mẫu quý giá để hiểu rõ hơn về ảnh hưởng của môi trường vũ trụ lên vật liệu di truyền của cây. Những phân tích tiếp theo trên mặt đất sẽ là chìa khóa để xác định hướng phát triển hệ thống trồng trọt cho tương lai không chỉ trên trạm vũ trụ mà có thể cả trên các tiền đồn hành tinh.