Nuôi trồng thủy sản ngoài bầu khí quyển

Cyrille Przybyla, nhà khoa học dẫn đầu chương trình Lunar hatch, nói với The Fish Site về cách anh ta dự định giúp các phi hành gia sinh sản cá trong không gian từ năm 2021.

Ảnh Cyrille Przybyla, IFREMER

Được dẫn đầu bởi Viện Nghiên cứu và Khám phá Biển Pháp (IFREmer) và Trung tâm Vũ trụ Đại học Montpellier (CSUM) , Lunar hatch được thiết kế để tăng cường khả năng tự cung cấp cho các cộng đồng tương lai trên Mặt trăng và Sao Hỏa. Các nhà nghiên cứu dự định gửi trứng cá đã thụ tinh vào không gian trong vệ tinh nhân tạo, sau đó đến Mặt trăng. Tuy nhiên, trong thời gian đó, họ sẽ cần phải chọn đúng loài ứng cử viên và kiểm tra sự phù hợp của chúng cả về sự khắc nghiệt của chuyến bay vào vũ trụ và khả năng phát triển mạnh trong môi trường nhân tạo ở các thế giới khác.

Tại sao việc ăn sản phẩm tươi trong không gian lại quan trọng?

Mặc dù chúng tôi hiện đang xem xét việc đưa đàn ông và phụ nữ đến sống trên Mặt trăng hoặc thậm chí trên Sao Hỏa, cho những người tiên phong không gian mới là chìa khóa chính cho sự thành công, cũng như là sứ mệnh.

Về lâu dài, sẽ không bền vững nếu chỉ ăn các sản phẩm khô bằng cách đông lạnh [đông khô] trên Mặt trăng hoặc Sao Hỏa, theo thời gian các sản phẩm sẽ bị mất vitamin C, B12 và K.

Tại sao ông được chọn để dẫn dắt dự án?

Do nghiên cứu của tôi về sự phát triển của các loài thủy sản trong các hệ thống khép kín, việc tái chế nước thải bằng vi tảo và sử dụng các nguồn protein và lipid mới trong thủy sản. Trên trái đất, bản đồ đường đi của tôi là nuôi trồng thủy sản bền vững. Chúng tôi phải chuyển đổi các phân tử từ nước thải nuôi trồng thủy sản, hy vọng sẽ bảo tồn sự đa dạng sinh học của môi trường. Khái niệm này có thể giống nhau trên Mặt trăng vì tất cả các phân tử đều quý giá.

Ảnh Ribière Consulting

Điều gì làm cho các sinh vật dưới nước thích hợp để đưa vào không gian?

Để duy trì chế độ ăn uống cân bằng, lành mạnh, con người cần tiêu thụ lipid và thay đổi những gì họ ăn. Các sinh vật dưới nước có thể là ứng cử viên tuyệt vời để sinh tồn trong một môi trường không thân thiện như vậy, vì chúng có thể chịu được các rung động trong quá trình phóng, bức xạ không gian, không có trọng lực và khí quyển và sự thay đổi nhiệt độ đáng kể.

Chúng cũng phù hợp vì chúng có tỷ lệ chuyển đổi thức ăn (FCR) tuyệt vời; chúng tiêu thụ oxy ít hơn ba lần so với động vật trên cạn và tạo ra carbon dioxide ít hơn ba lần. Hơn nữa, có ý kiến cho rằng sự khỏe mạnh về tâm lý của các phi hành gia trong các nhiệm vụ không gian dài sẽ được cải thiện nhờ sự hiện diện của các loài động vật sống.

Cá sẽ đến đó như thế nào?

Trong một vệ tinh nhân tạo được phát triển bởi CSUM - 200 trứng cá được thụ tinh có thể được chứa trong tải trọng 1U.

Bạn cần vượt qua những trở ngại nào?

Chúng tôi hiện đang làm việc trong dự án LAUVE (LAUnch Vibration on fish Embryo), liên quan đến việc sử dụng một trình giả lập để kiểm tra tác động của các rung động do phóng tên lửa với trứng được thụ tinh. Trứng được đánh giá về chất lượng phát triển phôi, tốc độ nở của chúng và khả năng sống sót của ấu trùng thu được so với nhóm đối chứng.

Kết quả ban đầu, sử dụng cá vược và cá biển sâu ở hai giai đoạn phát triển phôi, đã chỉ ra rằng các sinh vật dưới nước có thể đối phó với các điều kiện phóng ra khắc nghiệt. Sau đó, chúng ta sẽ cần xem xét ảnh hưởng của bức xạ, sự thay đổi nhiệt độ và lực hấp dẫn đối với sự phát triển của trứng và những đánh giá này sẽ giúp chúng ta xác định loài nào phù hợp nhất cho chuyến đi tới Mặt trăng. Chúng tôi dự định sẽ thu hẹp nó xuống còn năm đến sáu loài vào cuối năm nay. Một trong những cân nhắc chính là trứng được thụ tinh phải phát triển tự chủ trong chuyến đi ba đến bốn ngày tới Mặt trăng.

Chúng ta cũng cần có những loài có thể đối phó với nhiều loại độ mặn vì chúng ta không thực sự biết các tính chất của nước có sẵn trên Mặt trăng.

Các giai đoạn kế tiếp của dự án là gì?

Đến năm 2021, IFREmer và CSUM có kế hoạch phóng một vệ tinh nhân tạo chứa trứng cá được thụ tinh trực tiếp từ Trạm vũ trụ quốc tế (ISS).

Cuối cùng, Cơ quan Vũ trụ Châu Âu hiện đang làm việc để đưa vào thuộc địa, Làng Mặt trăng, trên vệ tinh của chúng tôi vào năm 2030. Đến lúc đó, Lunar Hatch sẽ thực hiện từng giai đoạn thử nghiệm của nhiệm vụ và chúng tôi hy vọng sẽ sẵn sàng giúp những người tiên phong không gian tận hưởng một chế độ ăn uống cân bằng, lành mạnh.

Cá đã được đưa lên không gian trước đó và, nếu vậy, chúng đã có giá như thế nào?

Rất ít nghiên cứu về trứng cá thụ tinh trong điều kiện vi trọng lực đã được thực hiện. Tuy nhiên, vào năm 1973, nhiệm vụ Skylab 3 đã đưa lên 50 quả trứng được thụ tinh của cá tuế bùn ( Fundulus heteroclitus ), một loài cá đầm lầy nhỏ, cũng như một số mẫu trứng cá nhỏ khác. Bốn mươi tám trong số những quả trứng đã tạo ra ấu trùng vào tuần thứ ba của chúng trên trạm vũ trụ - tỷ lệ nở là 96%.

Năm 1994, trong Phòng thí nghiệm vi trọng lực quốc tế (IML-2), 43 quả trứng của một loài cá cảnh gọi là medaka ( Oryzias latipes ) đã được thụ tinh trong không gian, từ đó tám con cá con nở ra. Những quả trứng không nở được sau đó được gửi trở lại Trái đất và hơn 30 cá con đã nở trong vòng ba ngày sau khi hạ cánh (Ijiri, 1998).

Vào năm 2007, thí nghiệm Biorisk đã phơi bày trứng cá rồng notho ( Nothobranchius guentheri ) ở bên ngoài địa phận nước Nga của Trạm vũ trụ quốc tế (ISS) trong một tháng. Loài này là một loài cá cảnh với đặc điểm khác thường là nó tạo ra trứng ấp trong điều kiện khô ráo.

Cyrille Przybyla đang dẫn dắt chương trình Lunar hatch. Ảnh Laurent Boutonnet

Tại sao cá thích hợp để phát triển trong không gian hơn các dạng vật nuôi khác?

Cá teleost là loài động vật rất cổ xưa và đã thay đổi rất ít trong 38 triệu năm mà chúng đã tồn tại, mặc dù không thiếu những thay đổi về điều kiện trên Trái đất trong thời gian này và chúng tôi nghi ngờ rằng cá cũng sẽ mạnh khỏe cả ở bên ngoài trái đất.

Bạn thấy gì khi ở trong những thách thức chính cho việc ấp nở và nuôi một con cá trong không gian?

Theo tôi, việc tiếp xúc với bức xạ vũ trụ trong chuyến đi tới Mặt trăng và trong thuốc địa Mặt trăng có thể gây ra một số thiệt hại sinh lý. Tuy nhiên, các vật liệu đã được phát triển để giảm tác động này lên tế bào và DNA của con người, và cá nên được hưởng lợi từ việc sử dụng các vật liệu tương tự. Một lợi thế đáng kể của việc sử dụng các sinh vật dưới nước là nước có thể giảm thiểu tác động của các hạt tích điện [yếu tố nguy hiểm nhất của bức xạ vũ trụ].

Bạn đề cập rằng sự hiện diện của cá sẽ giúp nâng cao tinh thần trong trạm vũ trụ. Các phi hành gia có thể ngại với việc giết chúng để lấy thức ăn?

Nuôi cá có khả năng có tác động tích cực đến các phi hành gia, vì nó mang lại cho họ sự kết nối với sự sống trên Trái đất, cũng như nguồn thức ăn. Cho dù việc họ sẽ đấu tranh để giết thịt chúng vẫn được nhìn thấy nhưng - dù bằng cách nào - các nhà tâm lý học vũ trụ đều may mắn vì họ sẽ có một lĩnh vực nghiên cứu thú vị mới .

Bạn có mẹo ẩm thực nào cho các phi hành gia không?

Tôi đã có một cuộc thảo luận rất thú vị vào năm ngoái với một người chuẩn bị bữa ăn không gian cho các phi hành gia châu Âu. Tôi cho anh ta xem một số hình ảnh của các loài ứng cử viên cho nuôi trồng thủy sản và anh ta hỏi da nào có thể được loại bỏ dễ dàng nhất. Đó là điều cần thiết để giảm thiểu chất thải thực phẩm và bất kỳ chất thải nào cũng có thể được tái chế.

Cyrille Przybyla đã thử nghiệm tác động mà các rung động trải qua trong quá trình phóng tàu vũ trụ sẽ ảnh hưởng đến sự phát triển trứng của một số loài cá. Ảnh Cyrille Przybyla, IFREmer

Điều gì sẽ xảy ra sau Giai đoạn 1?

Giai đoạn tiếp theo sẽ tập trung vào bức xạ tác động đối với sự phát triển phôi trong chuyến bay vũ trụ. Chúng tôi cũng muốn làm việc để làm chậm sự phát triển của phôi để cho phép các chuyến bay dài hơn nếu cần thiết, vì thời tiết bất lợi có thể trì hoãn việc phóng tên lửa và chúng tôi không muốn cá nở trước khi đến căn cứ Mặt trăng.

Từ năm 2021, ưu tiên là đưa trứng vào quỹ đạo trong CubeSat hoặc trên ISS để tăng thêm sức chịu đựng của mô hình, nhưng thử nghiệm tốt nhất sẽ là một phần sứ mệnh của Mặt trăng. Tôi đang liên lạc với cơ quan vũ trụ Pháp (CNES) và Cơ quan vũ trụ châu Âu (ESA) và muốn chương trình đổi mới này có sự tham gia của châu Âu, nhưng cũng sẽ xem xét kế hoạch từ các trạm không gian quốc gia khác.

Các phi hành gia sẽ cần một khóa học về các biến cố trong nuôi trồng thủy sản?

Tất nhiên, một trong số các phi hành đoàn sẽ cần được đào tạo để chăm sóc cá - giống như cách các phi hành gia đã được đào tạo để trồng cà chua hoặc khoai tây trong không gian. Trở thành một nông dân không gian đã là một nghề nghiệp!

Ai tài trợ cho nghiên cứu của bạn?

Cơ quan Vũ trụ Pháp (CNES) hiện đang tài trợ cho một sinh viên trong dự án chọn loài, trong khi tất cả các thí nghiệm về sự rung động được tài trợ bởi IFREmer. Thử thách của tôi bây giờ là tìm một sự hợp tác được tài trợ. Từ quan điểm sinh học - tập trung vào khả năng chịu đựng của trứng cá đối với môi trường không gian - nhóm của chúng tôi nên sẵn sàng vào cuối năm 2021. Nhưng thách thức chính là thiết kế một bể để nuôi trứng trong không gian.