Nhật Bản: Tham vọng nuôi cá giữa không trung

Khi dân số toàn cầu tiếp tục tăng, câu hỏi lớn đặt ra là liệu hoạt động của con người có thể mở rộng ra ngoài trái đất. NASA đang thúc đẩy chương trình Artemis với tham vọng xây dựng căn cứ mặt trăng phục vụ lưu trú dài hạn của con người. Nhưng để hiện thực hóa điều đó, thách thức cốt lõi là bảo đảm phi hành gia có đủ dinh dưỡng thiết yếu, đặc biệt là protein, vitamin và omega-3 trong những chuyến bay kéo dài hàng tháng, thậm chí hàng năm.

Nhóm nghiên cứu tại Đại học Khoa học Okayama (Nhật Bản) đang theo đuổi một ý tưởng táo bạo: nuôi cá và các loài thủy sản như tôm trong không gian. Họ phát triển một hệ thống tuần hoàn kín C-RAS sử dụng nước nhân tạo có công thức đặc biệt để chứng minh tính khả thi của nuôi trồng thủy sản ngoài trái đất như một nguồn thực phẩm tươi sống cho phi hành gia.

Người dẫn dắt dự án là Phó giáo sư Toshimasa Yamamoto. Ông kết hợp mô hình C-RAS trên trái đất với thiết bị được thiết kế riêng cho môi trường không gian, với mục tiêu trở thành nhóm đầu tiên trên thế giới nuôi cá nơi chưa từng có cá. “Vũ trụ là môi trường đóng hoàn toàn lý tưởng nhất để nghiên cứu cách duy trì sự sống,” ông nói. “Khi nhân loại hướng tới việc kiến tạo những hệ thống sinh tồn ngoài trái đất, nghiên cứu như của chúng tôi trở nên tối quan trọng.”

Mục tiêu dài hạn của Yamamoto là triển khai một thí nghiệm nuôi thủy sản quy mô đầy đủ trên Trạm Vũ trụ quốc tế (ISS) vào năm 2030. Hiện tại, nhóm đang tập trung mô phỏng cách nhiều loài từ tôm he Kuruma, cá bơn, cá tráp đỏ đến cá nóc, phản ứng với hai trạng thái phi trọng lực: siêu trọng lực (lực hấp dẫn lớn hơn bình thường) và vi trọng lực (lực hấp dẫn nhỏ hơn bình thường).

Kết quả bước đầu rất khả quan: trứng cá tráp đỏ nở thành công trong môi trường vi trọng lực mô phỏng; tôm Kuruma vẫn bắt mồi trong điều kiện tương tự; sinh vật phù du chịu được siêu trọng lực và hiện đang được thử nghiệm tiếp dưới vi trọng lực. Nhóm cũng thu được nhiều dữ liệu quan trọng liên quan đến tốc độ tăng trưởng.

Trong hệ thống này, nước nhân tạo có vai trò then chốt. Đây là loại nước có pH 7, chỉ bổ sung những khoáng chất thiết yếu như natri, kali, canxi, cho phép nuôi chung cá nước ngọt và cá biển. Tuy nhiên, khối lượng riêng của nước lại quá thấp khiến trứng cá và ấu trùng luôn chìm xuống đáy. Yamamoto nói: “Trong điều kiện trọng lực bình thường, trứng chìm nghĩa là ấu trùng không thể nổi để bắt mồi. Nhưng trong môi trường không trọng lực, trứng và ấu trùng đều lơ lửng, và điều đó giải quyết vấn đề lớn nhất của chúng tôi.”

Hệ thống C-RAS được thiết kế để vận hành hoàn toàn tự động, không thay nước trong ba tháng, tương ứng với tần suất tiếp tế hàng hóa cho ISS. Toàn bộ vòng tuần hoàn sẽ đảm nhiệm cho ăn, kiểm soát chất lượng nước, nhiệt độ, oxy hòa tan, độ mặn và tích hợp cả aquaponics để tái sử dụng chất thải cá làm dinh dưỡng cho cây trồng.

Dù vậy, nuôi sinh vật sống trong môi trường không trọng lực vẫn đầy rủi ro. Sự cố mất điện, bơm ngừng hoạt động hoặc những biến đổi sinh học không mong muốn đều có thể xảy ra. Yamamoto cho biết vỏ tôm có xu hướng mỏng hơn trong môi trường này; cá nước ngọt lại giảm mật độ xương. Cách các loài này thích nghi ra sao vẫn là câu hỏi mở. Do đó, ưu tiên lớn nhất hiện nay là tiếp tục quan sát ảnh hưởng của siêu trọng lực, vi trọng lực lên quá trình nở, hành vi, cũng như khả năng bắt mồi của ấu trùng.

Nghiên cứu hiện gợi ý rằng cá tráp đỏ, cá bơn, tôm và cá mú là những ứng viên “xứng đáng bay vào không gian”. Theo Yamamoto, cá mú đặc biệt triển vọng vì hiệu quả chuyển đổi thức ăn rất tốt: chỉ cần 1,2 kg thức ăn để tạo ra 1 kg cá. 

Ý tưởng nuôi cá ngoài không gian không phải mới hoàn toàn. Tại Pháp, Viện Nghiên cứu Đại dương Ifremer cũng nghiên cứu nuôi cá cho các sứ mệnh mặt trăng và sao hỏa. Tuy nhiên, dự án của Yamamoto có phạm vi rộng hơn, bao gồm cả giáp xác và sinh vật phù du. Ông nhấn mạnh cá vốn có khả năng duy trì trạng thái nổi nhờ bong bóng khí, tức là chúng đã thích nghi một phần với trạng thái không trọng lực. Vi khuẩn, tảo và động vật phù du cũng không bị ảnh hưởng tiêu cực bởi vi trọng lực, và các quá trình nitrat hóa – khử nitrat vẫn diễn ra bình thường. Những hiểu biết này có thể góp phần lớn cho các chương trình duy trì sự sống trong tương lai.

Dẫu vậy, môi trường vũ trụ khắc nghiệt đòi hỏi nhiều nghiên cứu hơn nữa. Nhưng viễn cảnh một ngày nào đó con người có thể thưởng thức hải sản tươi ngon được nuôi ngay trên quỹ đạo vẫn là một mục tiêu đầy cuốn hút cho công cuộc khám phá không gian.

Mi Lan 

Theo Globalseafood