จากภาพยนตร์เรื่อง Martian ที่นำแสดงโดย Matt Demon ในปี 2015 จะมีฉากที่ทำการเกษตรบนดาวอังคาร (ปลูกมันสำปะหลัง) เพื่อเป็นทรัพยากรอาหารเพื่อความอยู่รอดจากการรอความช่วยเหลือจากดาวเคราะห์โลกเป็นเวลา 9 เดือน จะเห็นได้ว่าทรัพยากรอาหารเป็นสิ่งสำคัญในการดำรงชีวิตของมนุษย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในภารกิจสำรวจอวกาศอันยาวนาน โดยไม่ว่ามนุษย์จะมีวิทยาการและเทคโนโลยีที่ล้ำยุคขนาดไหน แต่หากปราศจากทรัพยากรเพื่อการอุปโภค หรือระบบนิเวศน์ที่เอื้ออำนวยต่อการดำรงชีวิต มนุษย์จะไม่สามารถดำรงชีวิตอย่างยั่งยืนได้อย่างแน่นอน
โดยทั่วไป ในขณะปฏิบัติภารกิจ นักบินอวกาศจะทานอวกาศ (space food) มักจะเป็นอาหารแช่แข็งที่ถูกบรรจุในบรรจุภัณฑ์แบบพิเศษ ซึ่งหากเวลาจะนำมารับประทานจะต้องเติมน้ำร้อนลงในถุงอาหาร รวมถึงยังมีอาหารแบบแคปซูลหรือแบบที่ซีลปิดด้วยสุญญากาศ เพื่อการบำบัดและฆ่าเชื้อแบคทีเรียและจุลินทรีย์ โดยหากนักบินอวกาศต้องการบริโภคอาหารสดนั้น บรรจุภัณฑ์จะถูกส่งโดยยานอวกาศขนส่งสินค้า ซึ่งมีอายุในการเก็บรักษาที่แสนสั้น จากที่กล่าวที่มาจะเห็นได้ว่า ทรัพยากรอาการในอวกาศเป็นสิ่งที่สำคัญ ซึ่งหากในอนาคตกิจการด้านอวกาศมีการพัฒนา ทั้งการท่องเที่ยวในห้วงอวกาศ โรงแรมในอวกาศ รวมไปถึงภารกิจสำรวจอวกาศที่กินระยะเวลานานเหมือนในภาพยนต์ ทรัพยากรอาหารจะเป็นสิ่งจำเป็นที่ควรจะคำนึงถึง ทั้งปัจจัยด้านต้นทุนการผลิต ข้อจำกัดด้านการขนส่งและการเก็บรักษา
โครงการ UK Space Agency
ในการแก้ปัญหาดังกล่าว แทนที่จะขนส่งอาหารขึ้นไปบนอวกาศ บริษัท Vertical Future ใน UK ที่ทำงานวิจัยในภาคเกษตรอวกาศเพื่อเป็นแนวทางการผลิตทรัพยากรอาหารอวกาศในอนาคต ได้รับทุนในการพัฒนาระบบเทคโนโลยีการเกษตรในสิ่งแวดล้อมควบคุม (CEA) จากทางภาครัฐ ได้ริเริ่มโครงการ UK Space Agency ซึ่งจะทำงานร่วมกับผู้เชี่ยวชาญระดับนานาชาติในด้านชีววิทยาพืชและเทคโนโลยีอวกาศ รวมถึงพันธมิตรด้วนอวกาศอื่นๆ อย่างเช่น Axiom Space, Sabre Astronautics รวมถึงการร่วมมือจากห้องทดลองในมหาวิทยาลัยชั้นนำของ UK อย่าง University of Southern Queensland University of Adelaide และ University of Cambridge โดยมีเป้าหมายคือการพัฒนาการทำฟาร์มในอวกาศเพื่อที่จะใช้เป็นทรัพยากรอาหารของมนุษย์ในอนาคต
โดยในระยะแรก จะเริ่มจากการวิจัยเกี่ยวกับแนวทางการออกแบบระบบการเกษตรอัตโนมัติ ที่สามารถควบคุมได้จากระยะไกล เพื่อสนับสนุนภารกิจ Artemis ในการสำรวจอวกาศจากดวงจันทร์สู่ดาวอังคารในอนาคต ส่วนในระยะที่ 2 จะมุ่งเน้นไปที่การนำระบบ CEA ไปใช้กับสถานีอวกาศนานาชาติ (ISS) รวมถึงการเดินทางในอวกาศเชิงพาณิชย์ระบบแรกของโลก ซึ่งปัจจุบันพัฒนาโดย Axiom Space โดยระบบ CEA จะถูกวิจัยและพัฒนาในรูปแบบของการทำฟาร์มแนวตั้ง (Vertical farming) ภายใต้สิ่งแวดล้อมควบคุมระบบปิด ที่จะสามารถป้องกันสภาพแวดล้อมอันเลวร้ายรวมจึงการแผ่รังสีจากอวกาศได้ โดยจะพัฒนาควบคู่กับแนวทางการเกษตรกรรมที่ใช้ทรัพยากรพลังงานในการเพราะปลูกให้น้อยลง รวมถึงวิธีการปลูกพืชที่ลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนเมื่อเทียบกับฟาร์มระบบเปิด
สิ่งดังกล่าวเป็นสิ่งที่สำคัญมาก เพราะหากพัฒนาสำเร็จ จะสามารถทำฟาร์มระหว่างภารกิจสำรวจอวกาศรวมถึงนำองค์ความรู้ไปทำการเกษตรบนดาวเคราะห์ดวงอื่นได้ ซึ่งจะเป็นการผลิตทรัพยากรอาหารได้เอง และเป็นกุญแจสำคัญในการอยู่รอดของการเดินทางในอวกาศระยะยาว โดยโครงการนี้จะเป็นการหาทางออกเกี่ยวกับการจัดหาแหล่งอาหารที่หลากหลาย คุณภาพสูง และยังสามารถปลูกได้บนยานอวกาศและพื้นที่ระบบปิดในต่างดาวรวมถึงจะประโยชน์ทางอ้อมในการสร้างระบบนิเวศน์สีเขียวที่เอื้ออำนวยต่อการดำรงชีวิตของมนุษย์ได้อีกด้วย
ที่เกริ่นนำมาข้างต้นในวันนี้ เป็นแนวคิดก้าวแรกที่สำคัญเกี่ยวกับการทำเกษตรในอวกาศที่จะเกิดขึ้นในอนาคต ซึ่งในวันนี้ Design Something จะพาผู้อ่านไปสำรวจแนวคิดสถาปัตยกรรมเพื่อรองรับกับการทำฟาร์มในอวกาศ ในรูปแบบของ Conceptual Idea หรือโครงการต่างๆที่หากเกิดขึ้นจริงคงเป็นสิ่งที่จะเป็นประโยชน์ต่อภารกิจอวกาศของมนุษยชาติ ซึ่งในมุมมองของ สถาปนิกและนักออกแบบ การติดตามเทนรด์ดังกล่าวเป็นสิ่งที่สำคัญ ทั้งการศึกษาปัจจัยเรื่องการออกแบบเชิงพื้นที่ ข้อกำหนด หรือความต้องการเพื่อรองรับฟังก์ชั่นการทำฟาร์มในอวกาศเพื่อจะใช้เป็นแนวทางในการออกแบบส่วนต่อขยายสถานีอวกาศ หรืออาณานิคมในต่างดาวที่จะเกิดขึ้นในอนาคตอย่างแน่นอน
The War Rooms จาก Ned Scott
.แต่ก่อนที่จะไปถึงจุดนั้น อยากพาผู้อ่านไปชม ซีรียภาพประกอบ The War Rooms จาก Ned Scott นักศึกษาสถาปัตยกรรมจาก Bartlett School of Architecture ที่จินตนาการถึงการทำการเกษตรกรรมระบบกริดภายใต้ข้อจำกัดด้านพลังงาน ใจกลางกรุง London ของอนาคตในปี 2050 ภายใต้ฉากหลังยุคสงครามอันน่าทึ่ง ซึ่งเป็นการเล่าเรื่องที่คล้ายกับการทำการเกษตรแนวตั้งในอวกาศอย่างน่าเหลือเชื่อ
ภาพประกอบที่แสดงถึงจินตนาการสุดแฟนตาซีที่เป็นการเล่าเรื่องถึง สงครามการแย่งชิงพลังงานและการขาดแคลนเชื้อเพลิงในปี 2050 ซึ่งกระตุ้นให้เกิดการดำเนินวิถีชีวิตเกษตรกรรมแบบ Vertical close loop ซึ่งเป็นสถานการณ์สมมุติเกี่ยวกับการปฏิรูประบบเกษตรกรรม ในรูปแบบของการสร้างหอคอยเพาะปลูก การทำการเกษตรกรรมที่จ่ายพลังงานแบบระบบกริด รวมถึงการเปลี่ยนพื้นที่สาธารณะของเมืองเป็นพื้นที่ทำเกษตรกรรม ชุดภาพประกอบดังกล่าว เป็นการกระตุ้นจินตนาการสุดล้ำ เกี่ยวกับแนวคิดเริ่มต้นของการทำเกษตรอวกาศในอนาคตได้อย่างดี
แนวคิดการพัฒนาผิวดินบนดวงจันทร์ให้เป็นปุ๋ย จาก Solsys Mining
สิ่งที่สำคัญที่สุดของการทำเกษตรกรรมในต่างดาว คือการสร้างสภาพแวดล้อมระบบปิดที่คล้ายกับโลกและมีทรัพยากรที่เอื้ออำนวยต่อการเจริญเติบโตของพืช อย่างเช่น แสงแดด น้ำ จุลินทรีย์ และสารอาหารในดิน ซึ่งทรัพยากรทั้งหมดไม่สามารถจัดหาได้ภายใต้สภาพแวดล้อมในต่างดาวโดยเฉพาะดวงจันทร์ ด้วยเหตุนี้ องค์การอวกาศยุโรป (ESA) จึงร่วมมือกับ Solsys Mining ซึ่งเป็นบริษัทการพัฒนาการทำฟาร์มบนดวงจันทร์ที่ตั้งอยู่ที่ประเทศ Norway เพื่อทำการวิจัยและพัฒนาเปลี่ยนผิวดินบนดวงจันทร์ให้เป็นปุ๋ยสำหรับการทำเกษตรในอวกาศ
โครงการนี้จะต่อยอดการวิจัยก่อนหน้านี้ซึ่งใช้ดิน regolith บนดวงจันทร์ที่เก็บได้จากโครงการอพอลโลมาทดลองปลูกผักในห้องแล็บ แต่ก็ได้พบว่าดินดังกล่าวให้การเจริญเติบโตของพิชได้ไม่ดีนักเหตุเพราะมีการอาหารจำพวกไนโตรเจนไม่เพียงพอ และดินบนดวงจันทร์จะอัดแน่นเมื่อได้รับความชื้น ทำให้พืชหยั่งรากได้ยาก ซึ่งอาจสรุปได้ว่าดินบนพวกจันทร์ทั้งหมดไม่สามารถใช้เพาะปลูกพืชบนโลกได้
ซึ่งโครงการ ESA ต้องการพัฒนาทรัพยากรสารอาหารบนดวงดาวที่มีอยู่ในระบบสุริยะ ให้มีศักยภาพในการเจริญเติบโตของพืช โดยพวกเขาพยายามที่จะดึงสารอาหารออกจากดินบนดวงจันทร์และใช้เป็นปุ๋ยของการทำเกษตรระบบไฮโดรโพนิกส์ โดยการคัดแยกเชิงกลและส่งไปในขั้นตอนดูดสารอาหารออกจากดินและละลายกับน้ำ ก่อที่จะสูบเข้าไปในสวนการเกษตรระบบไฮโดรโพนิกส์ต่อไป โดยที่โมดูลการเพาะปลูกจะใช้ใช้เทคโนโลยี 3D printing ในการก่อสร้าง ซึ่งทีมงานจาก Solsys Mining ประสบความสำเร็จในการปลูกถั่วระบบไฮโดรโพนิกส์โดยใช้สารอาหารจากดิน regolith เป็นปุ๋ยแล้ว ซึ่งขั้นตอนต่อไปจะเป็นการทดสอบระบบกับของจริง เพื่อเป็นแนวทางในการทำฟาร์มบนดวงจันทร์ได้ในอนาคต
แนวคิด Inflatable greenhouse for sustainable farming บนดาวอังคาร จาก NASA
นักบินอวกาศ Peggy Whitson จาก NASA ได้ทำลายสถิติมนุษย์อวกาศสหรัฐใช้เวลาอยู่ในอวกาศนานที่สุด หลังจากอยู่ห่างจากโลก 534 วันเต็ม แต่ด้วยความเป็นไปได้ที่จะใช้เวลาอยู่ในอวกาศนานขึ้นเรื่อย ๆ จึงเกิดคำถามขึ้นว่า นักบินอวกาศจะสามารถดำรงชีวิตระยะยาวอยู่ได้ในขณะที่อยู่ห่างจากดาวเคราะห์โลกได้อย่างไร ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ของ NASA ได้ร่วมมือกับนักวิจัยจากแผนกเกษตรกรรมจาก University of Arizona เพื่อพัฒนาต้นแบบเรือนเพาะชำแบบพองลมที่สามารถนำไปใช้สำหรับการเกษตรในห้วงอวกาศได้
เรือนเพาะชำที่พองลมได้และปรับใช้ได้ตามสภาพแวดล้อมที่ต้องการ ได้รับการออกแบบมาเพื่อเป็นพื้นที่เพาะปลูกอาหารมังสวิรัติที่ยั่งยืนสำหรับนักบินอวกาศ โรงเรือนปลูกพืชไฮโดรโปนิกส์นี้มีการติดตั้งไฟ LED ที่ให้คุณสมบัติสเปกตรัมเหมือนกับแสงอาทิตย์ ที่จะเอื้ออำนวยต่อการเจริญเติบโตของพืช โมดูลต้นแบบดังกล่าวมีจุดมุ่งหมายเพื่อเป็นแนวทางในการผลิตอาหารมังสะวิรัตสำหรับภารกิจในการสำรวจดวงจันทร์ ดาวอังคาร หรือสถานีอวกาศนานาชาติในระยะยาว
แนวคิดอันชาญฉลาดคือการผลิตโมดูลต้นแบบของโรงเรือนที่สามารถรีไซเคิลทรัพยากรต่างๆจากภารกิจอวกาศได้ในระยะยาว อย่างเช่นการรีไซเคิลน้ำเสียเพื่อนำมาเพาะปลูก การรีไซเคิลขยะเปลี่ยนเป็นแร่ธาตุ รวมถึงการรีไซเคิลอากาศคาร์บอนไดออกไซด์ที่หายใจออกโดยนักบินอวกาศเพื่อนำกลับเข้าไปในเรือนกระจก ซึ่งพืชจะนำไปใช้ในการสังเคราะห์แสงและสร้างออกซิเจน โดยสภาพแวดล้อมภายในโรงเรียนนี้จะเปรียบเสมือน ระบบ Biosphere ที่เอื้ออำนวยต่อการเจริญเติบโตทางชีวภาพที่เลียนแบบสภาพแวดล้อมบนโลก
ศูนย์วิจัย Space Agriculture สำหรับการปลูกพืชบนดวงจันทร์ จากมหาวิทยาลัย Shiba
ในปี 2023 นี้ มหาวิทยาลัย Shiba ประเทศญี่ปุ่น เพิ่งจัดตั้งศูนย์วิจัยเพื่อการเกษตรอวกาศและพืชสวนที่วิทยาเขต Matsudo โดยเป็นการคาดการณ์ถึงสถานการณ์ในอนาคตที่มนุษย์จะไปตั้งอาณานิคมบนดวงจันทร์เป็นเวลานาน ด้วยความเชี่ยวชาญในฐานะมหาวิทยาลัยแห่งชาติแห่งเดียวในญี่ปุ่นที่มีคณะพืชสวน มหาวิทยาลัยชิบะมีเป้าหมายที่จะสำรวจและพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตอาหารที่เหมาะสมกับสภาพแวดล้อมในห้วงอวกาศ
ภายในทศวรรษ 2030 มีการคาดว่า อาจมีมนุษย์อวกาศมากกว่า 100 จะไปอาศัยและประจำการอยู่บนดวงจันทร์ ในขณะเดียวกัน การรับรองความมั่นคงทางอาหารก็กลายเป็นประเด็นสำคัญไม่แพ้กัน ศูนย์วิจัยเพื่อเกษตรกรรมอวกาศและพืชสวนตั้งใจที่จะรับมือกับความท้าทายนี้โดยการจำลองสภาพแวดล้อมต่างดาว อย่างเช่น สภาวะแรงโน้มถ่วงต่ำ หรือสภาวะอุณหภูมิแบบสุดขั้ว โดยมีเป้าหมายเพื่อพัฒนาพันธุ์พืชที่สามารถเจริญเติบโตได้ในสภาพแวดล้อมของมนุษย์ต่างดาวโดยใช้เทคโนโลยีการเกษตรกรรมที่มีประสิทธิภาพสูง และการแสวงหาวิธีการเพื่อเพิ่มการผลิตอาหารในอวกาศให้เกิดประโยชน์สูงสุด การปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เป็นศูนย์ รวมถึงวิธีการรีไซเคิลและเพิ่มประสิทธิภาพทรัพยากรที่มีจำกัด โดยศูนย์วิจัยนี้ ยังได้รับการร่วมมือจากสำนักงานสำรวจอวกาศญี่ปุ่น (JAXA) ในการศึกษาเทคโนโลยีการทำฟาร์มเพาะปลูกแบบอัตโนมัติ ด้วยการรวบรวมความเชี่ยวชาญของพวกเขา หน่วยงานเหล่านี้มีเป้าหมายที่จะสร้างแนวคิดของ การทำเกษตรบนดวงจันทร์เพื่อเป็นแหล่งผลิตอาหารบนพื้นผิวดวงจันทร์กลายเป็นความจริง
จากแนวคิดและโครงการทั้งหมดที่หยิบยกมาพูดคุยกันในวันนี้ จะเห็นได้ว่าแนวคิดการทำฟาร์มในอวกาศ เป็นสิ่งที่จำเป็นอย่างยิ่งสำหรับภารกิจอวกาศที่จะเกิดขึ้นในอนาคตอันไกล้อย่างแน่นอน หลายๆองค์กร และสถาบันการศึกษาเริ่มมีแนวคิดในการวิจัยและพัฒนาแนวคิดดังกล่าวเพื่อเอาชนะข้อจำกัดในการผลิตอาหารอวกาศแบบยั่งยืนในอนาคต อย่างเช่นปลูกพื้นแนวตั้งแบบอัตโนมัติ การทำเกษตรแบบไฮโดรโพนิกส์ การรีไซเคิลทรัพยากร การสร้างโมดูลการเกษตรระบบปิด ไปจนถึงการใช้ปัญญาประดิษฐ์หรือ AI มาใช้ในการพัฒนาเทคโนโลยีการทำฟาร์มในอวกาศ ในฐานะของสถาปนิกและนักออกแบบ เทรนด์ดังกล่าวก็ยังคงเป็นเรื่องที่ต้องติดตามอย่างไกล้ชิด และจะเป็นสิ่งที่เกี่ยวข้องกับการออกแบบสถาปัตยกรรมห้วงอวกาศที่จะเกิดขึ้นในอนาคต แล้วถึงวันนั้นเราจะมาดูกันว่า วิทยาการของมนุษยชาติจะสามารถนำพาเมล็ดพันธุ์บนดาวเคราะห์สีน้ำเงินแห่งนี้ไปเจริญเติบโตในห้วงอวกาศอันกว้างใหญ่แบบยั่งยืนได้หรือไม่?
Picture & Reference
