Exploration อนาคตของการปลูกพืชในอวกาศ ความมั่นคงด้านอาหารแห่งอนาคต
อนาคตของการปลูกพืชในอวกาศ ความมั่นคงด้านอาหารแห่งอนาคต

Chayapatr

อนาคตของการปลูกพืชในอวกาศ ความมั่นคงด้านอาหารแห่งอนาคต

March 14, 2020

เมื่อปี 2010 Howard G. Levine นักวิจัยจากนาซ่าได้จุดประเด็นที่น่าสนใจมากอย่างหนึ่งใน สไสด์ สำหรับงาน NASA ISS Research Academy and Pre-Application Meeting South Shore Harbour Resort & Conference Center ของเขาว่า

“การขนส่งอาหาร (ขึ้นไปบนอวกาศ) จะสมเหตุสมผลน้อยลงเมื่อระยะเวลาของเที่ยวบินนานขึ้น ”

จากการที่มันจะกินทั้งพื้นที่ สร้างน้ำหนัก และยังจำเป็นต้องใช้น้ำจำนวนมหาศาลในการเปลี่ยนรูปให้มันกินได้ และนอกจากนั้นจากการศึกษาค้นคว้า ทำให้นักวิจัยค้นพบว่ากรรมวิธีการผลิตและกักเก็บอาหารที่ใช้จะส่งผลกระทบให้สารอาหารหลายอย่างโดยเฉพาะวิตามินขาดหายไปจนอาจส่งผลกระทบต่อมนุษย์หากระยะเวลาเที่ยวบินกินระยะเวลานาน

อาหารบนสถานีอวกาศนานาชาติ (ภาพ: NASA)

ในปัจจุบันที่เราตั้งเป้าหมายไปดาวดวงอื่นที่กินระยะเวลาเป็นปี ๆ ถ้าเราไม่เข้าสู่สภาวะจำศีลเหมือนในหนังหลายเรื่อง ก็คงหลีกไม่พ้นที่เราจะต้องรับประทานอาหาร แล้วเราจะทำอย่างไรให้ได้อาหารที่สารอาหารครบถ้วนโดยไม่กินน้ำหนักของยานมาเกินไป แล้วมนุษย์ก็คิดมาได้ว่าเราก็ปลูกพืชผักมากินบนอวกาศเลยสิ

มนุษย์ได้เริ่มศึกษาวิธีไปอยู่บนอวกาศระยะยาวและผลกระทบของมันในด้านต่าง ๆ มาตั้งแต่เมื่อประมาณกลางถึงปลายศตวรรษที่แล้ว และก็ได้ทำการทดลองหลาย ต่อหลายครั้งอย่างกับพืชเช่นกัน ที่น่านำมากล่าวถึงโดยคร่าวก็จะมี

โครงการ Skylab

นักเรียนระดับชั้นมัธยมปลายของอเมริกา 2 คนได้ส่ง proposal การทดลองคล้ายคลึงกันกันคือการสังเกตการณ์ลักษณะพฤติกรรมของต้นอ่อนพืชในสภาวะ microgravity โดย proposal ของ Joel G. Wordekemper สนใจลักษณะรูปร่างของรากและลำต้นที่งอกออกมา ขณะที่ proposal ของ Donald W. Schlack อยากให้ลองนำแหล่งกำเนิดแสงไปวางไว้ที่ด้านหนึ่งของเมล็ด เพื่อดูว่าแสงส่งผลต่อเมล็ดพืชใน Microgravity อย่างไร พืชในการทดลองของทั้งสองถูกปลูกโดย Edward Gibson ในภารกิจ Skylab 4 ทำให้เขากลายเป็นเกษตรกรอวกาศคนแรกของโลกนั่นเองกลาย ๆ

Skylab (ภาพ: NASA)

Part II – Student Experiments, Chapter 5: Embryo Development in Space

Chang’e 4

ยานฉางเอ๋อ 4 ของจีนได้นำเมล็ดพืช 4 ชนิดแมลงหวี่และยีสต์ขึ้นไปบนดวงจันทร์ โดยออกแบบให้สิ่งมีชีวีตหน้าที่เป็นผู้ผลิต ผู้บริโภคและผู้ย่อยสลายตามลำดับเป็นเหมือนระบบนิเวศจำลองเล็ก ๆ ปรากฎว่า ต้นฝ้ายสามารถงอกออกมาเป็นต้นแรก แต่อย่างไรก็ตาม การทดลองนี้ก็จบลงอย่างรวดเร็วด้วยความตายของทุกสิ่งมีชีวิตหลังจากยานเข้าสู่เวลากลางคืนของดวงจันทร์และทำการปิดระบบทำงาน ทำให้ภายในพื้นที่ปลูกอาจมีอุณหภูมิถึงต่ำกว่า -52 องศาเซลเซียส่งผลให้สิ่งมีชีวิตทั้ง 6 ประเภทตายทั้งหมด

ต้นฝ้าย เมล็ดพันธุ์แรกที่แตกหน่อบนดวงจันทร์

สถานีอวกาศนานาชาติ

Veggie เป็นระบบเพาะปลูกขนาดเล็กที่ส่งขึ้นไปบนสถานีอวกาศนานาชาติในภารกิจ SpaceX CRS-3 และถูกติดตั้งโดยลูกเรือ Expedition 39 บนชั้น Expedite the Processing of Experiments to the Space Station (EXPRESS) ในโมดูล Columbus ของสถานี เจ้า Veggie ได้ถูกนำไปใช้ในการเพราะปลูกพืชหลากหลายชนิด ทั้งเพื่อการทดลอง การรับประทาน และการทดลองแล้วนำไปรับประทาน (ฮา)

ภายใน Veggie (ที่มา: NASA)

รู้จักกับ Veggie ระบบเพาะปลูกพืชพรรณบนสถานีอวกาศนานาชาติ

Veggie Facts Sheet

Advanced Plant Habitat (APH) เป็นระบบเพาะปลูกอีกอัน โดยมันถูกแยกชิ้นส่งไปผ่าน CRS 2 ภารกิจคือ Cygnus CRS OA-7 และ SpaceX CRS-11 สิ่งที่แตกต่างจาก ​Veggie คือ APH ถูกติดตั้งในโมดูล Kibo และการดูแลพืชถูกควบคุมจากภาคพื้นดินเป็นหลัก ทำให้นักบินอวกาศไม่ต้องมาใส่ใจและเสียเวลากับมันมากนัก

Giving Roots and Shoots Their Space: The Advanced Plant Habitat

ข้าวสำลีแคระที่ถูกปลูกใน Advanced Plant Habitat (ภาพ: NASA)

พืชมีลักษณะอย่างไรในอวกาศ?

การงอกของรากและลำต้น: จากที่หลายคนเคยอาจได้เรียนในโรงเรียนว่าการงอกของพืชจะตอบสนองต่อสิ่งเร้าคือ

  • แรงโน้มถ่วง (Gravitropism) รากจะเป็น positive คืองอกเข้าหาแรงโน้มถ่วง และลำต้นเป็น negative คืองอกออกจากแรงโน้มถ่วง
  • แสง (Phototropism) ลำต้นเป็น positive คืองอกเข้าหาแสง
  • น้ำ (Hydrotropism) รากเป็น positive คืองอกเข้าหาน้ำ

จากการทดลองปลูกพืชในอวกาศหลายต่อหลายครั้ง ทำให้เราค้นพบว่า แรงโน้มถ่วงเป็นปัจจัยที่ส่งผลต่อการงอกแต่ไม่ได้จำเป็น กล่าวคือ พืชสามารถอยู่ได้แม้ไม่มีแรงโน้มถ่วง และมันจะงอกตามสิ่งเร้าอย่างอื่นอย่างน้ำและแสงแทน

พืชที่ถูกปลูกในเจลใสเพื่อดูการงอกของเมล็ด (ภาพ: NASA)

บางส่วนของพืชเกิดการเปลี่ยนแปลงไป: สภาวะ Microgravity ทำให้พืชต้องเกิดการปรับตัว มีการค้นพบว่าพืชมีการเปลี่ยนแปลงยีนเพื่อสร้างโปรตีนที่เป็นประโยชน์ต่อตัวมันสภาวะนั้นและผนังเซลล์ของพืชมีการเปลี่ยนแปลงไป รวมถึงมีสภาวะการดำรงชีวิตเปลี่ยนแปลงไปอย่างการผสมเกสรที่ไม่มีลม/สิ่งมีชีวิตมาช่วย

รสชาติ: ปี 2015 นักบินอวกาศบน ISS ได้รับประทานผักกาดหอมใบแดงที่พวกเขาปลูกขึ้นมาใน Veggie ซึ่งคุณ Scott Kelly บอกว่า “มันอร่อยดี” แต่อย่างไรก็ตาม ผักกาดหอมใบแดงที่ปลูกขึ้นในอวกาศมีรสขมกว่าปกติเนื่องจากสารเคมีที่เปลี่ยนแปลงไป ซึ่งเหล่านักบินอวกาศไม่ซีเรียสแถมยังชอบด้วยซ้ำ เพราะการรับกลิ่นและรสของร่างกายทำงานได้น้อยลงในอวกาศ การมีผักขม ๆ มาเติมเต็มมื้ออาหารก็เหมือนเครื่องปรุงอย่างดี (และนั่นเป็นสาเหตุที่บนสถานีอวกาศนานาชาติชอบกินอะไรเผ็ด ๆ ด้วย)

Gardening in Microgravity: How Space Plants Are Adapting

ไปดาวอังคารกันเถอะ

สมมติว่าเราเป็นบริษัทอวกาศในอนาคตที่ขนผู้โดยสารเป็นพัน ๆ คนไปดาวอังคาร เราจะเอาเสบียงของคนเป็นพันคนระยะเวลาเกือบปีไปมั้ย แล้วสมมติถ้าใช้วิธีนั้นแล้วอาหารเกิดหมดหล่ะ มันก็ไม่มีร้านสะดวกซื้อระหว่างทางไปดาวอังคารด้วย การปลูกพืชผักมาเป็นอาหารก็ต้องเป็นทางเลือกที่เกิดขึ้นแน่นอน ต้องขอบคุณเหล่าคนยุคก่อน ๆ ที่เห็นความสำคัญของตรงนี้และนำมาวิจัยจนได้ข้อมูลที่สำคัญมาเป็นจำนวนมหาศาล

แล้วเราจะปลูกแล้วกินแค่ผักหรือเปล่า? วัตถุดิบอย่างอื่นเราต้องนำมาจากพื้นโลกอยู่ดีหรือ? เราก็ปลูกเนื้อมากินด้วยสิ!!

ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา หลายบริษัททั่วโลกได้เริ่มต้นการทำงานวิจัยเกี่ยวกับการเพาะ “เนื้อสัตว์” ประเภทต่าง ๆ ขึ้นมา ถึงแม้เป้าหมายของอาจจะไม่ได้ถูกเริ่มต้นเพื่อการนำมาใช้ในการเดินทางในอวกาศ แต่เป็นเพื่อลดภาวะโลกร้อน, ลดการใช้ทรัพยากรจำนวนมหาศาลในการเลี้ยงสัตว์ และเนื้อสังเคราะห์นี้ก็มีราคาถูกลงเรื่อย ๆ

เนื้อแฮมเบอร์เกอร์จากเนื้อสังเคราะห์ชิ้นแรกของโลกได้ถูกทอดขึ้นในวันที่ 5 สิงหาคม 2013 (ภาพ: World Economic Forum)

จนกระทั่งเมื่อวันที่ 26 กันยายน 2019 การสร้างเนื้อก็ไม่ได้อยู่แค่บนโลกอีกต่อไป เมื่อคุณ Oleg Kononenko นักบินอวกาศบนสถานีอวกาศนานาชาติได้ทำการ 3d print เนื้อเยื่อขึ้นมาจากเซลล์ของเนื้อวัวที่ส่งการทดลองไปโดยบริษัท Aleph Farms ที่เป็นหนึ่งในบริษัทใหญ่ด้านการสร้างเนื้อสังเคราะห์

ภาพจินตนาการการปลูกพืชบนดาวอังคาร – ไม่ได้เปิดโล่งนะ แต่เป็นภาพเจาะให้เห็นข้างใน Habitat ที่มา – NASA

นักวิทยาศาสตร์และนักวิจัยได้กำลังวิเคราะห์ถึงความเป็นไปได้และวิธีการปลูกพืชบนดาวอังคาร เราได้พบว่าดินบนดาวอังคารมีแร่ธาตุที่จำเป็นต่อการปลูกพืช ถึงแม้จะต้องปรับปรุงเพื่ออยู่ในสภาวะที่เหมาะสมต่อการเจริญเติบโตของพืช (และไม่เป็นอันตรายต่อการบริโภคของมนุษย์) และจำเป็นต้องสร้างเรือนปลูกต้นไม้ในร่มเพื่อป้องกันต้นไม้จากสภาพอากาศแบบสุดขั้วของดาวอังคาร, แก๊สในบรรยากาศ ต้องดีลกับสภาพแสงที่เข้มน้อยกว่าบนโลกและพายุฝุ่นที่จะมาบดบังแสง

ผลงานการออกแบบเรือนกระจกสำหรับปลูกพืชในอวกาศ ที่มา – University of Arizona

แต่สุดท้ายเมื่อมนุษยชาติตัดสินใจไปดาวอังคารแล้ว เราก็จะหาทางฝ่าฟันอุปสรรคความยากลำบากเหล่านั้นไป และในซักวันหนึ่งที่มนุษย์สามารถวางรากฐานได้อย่างมั่นคง เราก็คงจะได้เห็นการรังสรรค์จินตนาการอันไม่สิ้นสุดของมนุษย์อีกมากมาย เราอาจได้เห็นการทำสวนพฤกษศาสตร์เพื่อการพักผ่อนหย่อนใจบนดาวอังคารหรือได้กิจกรรมปลูกมันฝรั่งตามรอยหนังชื่อดังเรื่องหนึ่ง (ฮา) ซึ่งผมก็หวังไว้แอบหวังไว้ลึก ๆ ว่าจะได้ไปปลูกมันฝรั่งบนดาวอังคารในซักวันนะ B-)

เดี๋ยวก่อนนะ แต่ถ้าเราปลูกพืชบนดาวอังคารได้ แปลว่าเราก็ไม่ต้องส่งยางพาราไปขายบนนั้นหน่ะสิ?

อ้างอิง

The Influence of Microgravity on Plants, Howard G. Levine, Ph.D.

Microbiological and Nutritional Analysis of Lettuce Crops Grown on the International Space Station

Growing Plants in Space

Tests Indicate Which Edible Plants Could Thrive on Mars

วิทยาศาสตร์ของการนำยางไปขายบนดาวอังคาร


การสำรวจหาโลกใบใหม่และการใช้ชีวิตในอวกาศเป็นทางเลือกสำหรับทุกชีวิต เพราะสภาพแวดล้อมของโลกกำลังเข้าสู่จุดที่ไม่อาจย้อนกลับและเสื่อมโทรมจนไม่สามารถอยู่อาศัยได้อีกต่อไป ศูนย์วิจัยอนาคตศึกษา FutureTales Lab ภายใต้ MQDC เดินหน้าหาพันธมิตรที่เข้าใจและศึกษาเก็บข้อมูลเกี่ยวกับการเดินทางและการดำรงชีวิตบนอวกาศทั้งไทยและต่างประเทศ






Read More

บทความอื่น ๆ ที่ควรอ่านต่อ



เรื่องราวน่าสนใจ

อัพเดทเรื่องราว ข่าว และบทวิเคราะห์เจาะลึก