การหาวิธีการเลี้ยงคนในอวกาศเป็นส่วนสำคัญของความพยายามที่มากขึ้นในการแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการอยู่อาศัยของมนุษย์ในสภาพแวดล้อมนอกโลกในระยะยาว เมื่อวันที่ 12 พฤษภาคม พ.ศ. 2565 ทีมนักวิทยาศาสตร์ประกาศว่าพวกเขาประสบความสำเร็จในการปลูกพืชโดยใช้ดินทางจันทรคติที่รวบรวมระหว่างภารกิจดวงจันทร์อพอลโล แต่นี่ไม่ใช่ครั้งแรกที่นักวิทยาศาสตร์ได้พยายามปลูกพืชในดินที่ปกติแล้วไม่ช่วยชีวิต
ฉันเป็นนักประวัติศาสตร์ของวิทยาศาสตร์แอนตาร์กติก วิธีการปลูกพืชและอาหารในพื้นที่ตอนใต้สุดของโลกเป็นพื้นที่ที่มีการวิจัยมากว่า 120 ปี ความพยายามเหล่านี้ช่วยให้เข้าใจถึงความท้าทายหลายประการของการเกษตรในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง และในที่สุดก็นำไปสู่การปลูกพืชในทวีปแอนตาร์กติกาที่จำกัดแต่ประสบความสำเร็จ โดยเฉพาะอย่างยิ่งหลังทศวรรษ 1960 นักวิทยาศาสตร์เริ่มมองงานวิจัยชิ้นนี้อย่างชัดเจนว่าเป็นก้าวย่างก้าวสู่การอยู่อาศัยของมนุษย์ในอวกาศ
การปลูกพืชในแอนตาร์กติกา
ความพยายามครั้งแรกในการปลูกพืชในทวีปแอนตาร์กติกามุ่งเน้นไปที่การให้สารอาหารแก่นักสำรวจเป็นหลัก
ในปี 1902 แพทย์และนักพฤกษศาสตร์ชาวอังกฤษ Reginald Koettlitz เป็นคนแรกที่ปลูกอาหารในดินแอนตาร์กติก เขารวบรวมดินจาก McMurdo Sound และใช้มันเพื่อปลูกมัสตาร์ดและเครสในกล่องใต้สกายไลท์บนเรือของคณะสำรวจ พืชผลเป็นประโยชน์ต่อการสำรวจทันที Koettlitz ผลิตได้เพียงพอในระหว่างการระบาดของเลือดออกตามไรฟันลูกเรือทั้งหมดกินผักเพื่อช่วยป้องกันอาการของพวกเขา การทดลองในช่วงแรกนี้แสดงให้เห็นว่าดินในทวีปแอนตาร์กติกสามารถให้ผลผลิตได้ และยังชี้ให้เห็นถึงประโยชน์ทางโภชนาการของอาหารสดในระหว่างการสำรวจขั้วโลก
ความพยายามในการปลูกพืชโดยตรงในภูมิประเทศแอนตาร์กติกในช่วงแรกนั้นไม่ประสบความสำเร็จ ในปี 1904 นักพฤกษศาสตร์ชาวสก็อต Robert Rudmose-Brown ได้ส่งเมล็ดพันธุ์จากพืชในแถบอาร์กติกที่ทนต่อความหนาวเย็น 22 ต้นไปยัง Laurie Island ที่มีอากาศหนาวเย็นขนาดเล็กเพื่อดูว่าจะเติบโตหรือไม่ เมล็ดทั้งหมดล้มเหลวในการแตกหน่อ ซึ่ง Rudmose-Brown มาจากทั้งสภาพแวดล้อมและการไม่มีนักชีววิทยาที่จะช่วยนำพาการเติบโต
มีความพยายามอีกมากที่จะแนะนำพืชที่ไม่ใช่พืชพื้นเมืองให้กับภูมิประเทศแอนตาร์กติก แต่โดยทั่วไปแล้ว พืชเหล่านี้ไม่สามารถอยู่รอดได้นาน แม้ว่าดินจะสามารถดำรงชีวิตของพืชได้ แต่สภาพแวดล้อมที่ไม่เอื้ออำนวยไม่เป็นมิตรกับการเพาะปลูก
ภายในเรือนกระจกที่มีพืชเติบโตใกล้กับผนังสะท้อนแสงกักเก็บความร้อน
วิธีเดียวที่จะประสบความสำเร็จในการปลูกอาหารในสภาพแวดล้อมที่หนาวเย็นของทวีปแอนตาร์กติกาคือภายในเรือนกระจก เช่นเดียวกับที่สถานี
เทคนิคสมัยใหม่และประโยชน์ทางอารมณ์
ในช่วงทศวรรษที่ 1940 หลายประเทศได้เริ่มจัดตั้งสถานีวิจัยระยะยาวในทวีปแอนตาร์กติกา เนื่องจากเป็นไปไม่ได้ที่จะปลูกพืชกลางแจ้ง คนบางคนที่อาศัยอยู่ที่สถานีเหล่านี้จึงตัดสินใจสร้างโรงเรือนเพื่อให้ทั้งอาหารและความผาสุกทางอารมณ์ แต่ในไม่ช้าพวกเขาก็ตระหนักว่าดินในทวีปแอนตาร์กติกมีคุณภาพต่ำเกินไปสำหรับพืชผลส่วนใหญ่นอกเหนือจากมัสตาร์ดและเครสและโดยทั่วไปจะสูญเสียความอุดมสมบูรณ์ไปหลังจากผ่านไปหนึ่งปีหรือสองปี เริ่มต้นในปี 1960 ผู้คนเริ่มเปลี่ยนไปใช้วิธีไฮโดรโปนิกส์แบบไม่ใช้ดิน ซึ่งเป็นระบบที่คุณปลูกพืชโดยให้รากของพวกมันจุ่มลงในน้ำที่มีการปรับปรุงทางเคมีภายใต้การผสมผสานของแสงประดิษฐ์และแสงธรรมชาติ
แถวของกล้าไม้เล็กๆ ที่ปลูกในชั้นวางที่ไม่มีดิน
ระบบไฮโดรโปนิกส์ปลูกพืชโดยไม่ต้องใช้ดิน
การใช้เทคนิคไฮโดรโปนิกส์ในโรงเรือนทำให้โรงงานผลิตพืชไม่ได้ใช้สภาพแวดล้อมของแอนตาร์กติกในการปลูกพืชเลย ผู้คนกำลังสร้างเงื่อนไขเทียมแทน
ภายในปี 2015 มีโรงงานอย่างน้อย43 แห่งในทวีปแอนตาร์กติกา ซึ่งนักวิจัยได้ปลูกพืชไว้ไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง แม้ว่าสิ่งอำนวยความสะดวกเหล่านี้มีประโยชน์สำหรับการทดลองทางวิทยาศาสตร์ แต่ชาวแอนตาร์กติกจำนวนมากชื่นชมความสามารถในการกินผักสดในฤดูหนาว และถือว่าสิ่งอำนวยความสะดวกเหล่านี้เป็นประโยชน์มหาศาลสำหรับความผาสุกทางจิตใจ ของพวก เขา ดังที่นักวิจัยคนหนึ่งกล่าวไว้ พวกมัน “อบอุ่น สดใส และเต็มไปด้วยชีวิตสีเขียว ซึ่งเป็นสภาพแวดล้อมที่ทุกคนมองข้ามไปในช่วงฤดูหนาวของแอนตาร์กติก ”
อาคารเงินขนาดใหญ่บนภูมิประเทศที่เต็มไปด้วยหิมะ
ที่สถานีขั้วโลกใต้ Amundsen-Scott นักวิจัยได้ทำการทดลองที่ออกแบบมาเพื่อเลียนแบบสภาพการเจริญเติบโตในอวกาศตั้งแต่ปี 2547
แอนตาร์กติกาเป็นแอนะล็อกสำหรับอวกาศ
ในขณะที่การยึดครองของมนุษย์อย่างถาวรในทวีปแอนตาร์กติกาเติบโตขึ้นในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 มนุษยชาติก็เริ่มผลักดันไปสู่อวกาศ และโดยเฉพาะอย่างยิ่งไปที่ดวงจันทร์ เริ่มต้นในปี 1960 นักวิทยาศาสตร์ที่ทำงานให้กับองค์กรต่างๆ เช่น NASA เริ่มคิดว่า แอนตาร์กติกที่ เป็นศัตรูสุดโต่ง และมนุษย์ต่างดาวเป็นแอนะล็อกที่สะดวกสำหรับการสำรวจอวกาศ โดยที่ประเทศต่างๆ สามารถทดสอบเทคโนโลยีอวกาศและโปรโตคอลรวม ถึง การผลิตพืช ความสนใจนั้นยังคงดำเนินต่อไปจนถึงปลายศตวรรษที่ 20 แต่จนกระทั่งช่วงทศวรรษ 2000 พื้นที่นั้นได้กลายเป็นเป้าหมายหลักของการวิจัยการเกษตรในทวีปแอนตาร์กติก
ในปี พ.ศ. 2547 มูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติและศูนย์เกษตรกรรมสิ่งแวดล้อมควบคุมของมหาวิทยาลัยแอริโซนาได้ร่วมมือกันสร้างหอการค้าอาหารขั้วโลกใต้ โปรเจ็กต์นี้ออกแบบมาเพื่อทดสอบแนวคิดของการเกษตรแบบควบคุมสิ่งแวดล้อม ซึ่งเป็นวิธีการเพิ่มการเจริญเติบโตของพืชในขณะที่ลดการใช้ทรัพยากร ตามที่สถาปนิกกำหนด สถานที่นี้เลียนแบบสภาพของฐานดวงจันทร์อย่างใกล้ชิดและให้ ” อะนาล็อกบนโลกสำหรับปัญหาบางอย่างที่จะเกิดขึ้นเมื่อการผลิตอาหารถูกย้ายไปยังที่อยู่อาศัยในอวกาศ” สถานที่นี้ยังคงจัดหาอาหารเสริมให้กับสถานีขั้วโลกใต้ต่อไป
นับตั้งแต่สร้างหอการเจริญเติบโตด้านอาหารของขั้วโลกใต้ มหาวิทยาลัยแอริโซนาได้ร่วมมือกับ NASA เพื่อสร้างเรือนกระจกทางจันทรคติต้นแบบ ที่คล้ายคลึง กัน
ปลูกพืชในอวกาศ
เมื่อผู้คนเริ่มใช้เวลาในอวกาศนานขึ้นในช่วงปลายศตวรรษที่ 20 นักบินอวกาศก็เริ่มนำบทเรียนจากการปลูกพืชนับศตวรรษในทวีปแอนตาร์กติกามาใช้
ในปี 2014 นักบินอวกาศของ NASA ได้ติดตั้งระบบการผลิตผักบนสถานีอวกาศนานาชาติเพื่อศึกษาการเจริญเติบโตของพืชในสภาวะไร้น้ำหนัก ในปีถัดมา พวกเขาเก็บเกี่ยวผักกาดผลเล็กๆ ซึ่งบางส่วนก็กินกับน้ำส้มสายชูบัลซามิก เช่นเดียวกับที่นักวิทยาศาสตร์แอนตาร์กติกได้โต้เถียงกันมานานหลายปี NASA ยืนยันว่าคุณค่าทางโภชนาการและจิตใจของผลิตผลสดเป็น “วิธีแก้ปัญหาความท้าทายของภารกิจระยะยาวสู่ห้วงอวกาศ ”
อาคารสีขาวเหนือภูมิประเทศที่เป็นน้ำแข็ง
EDEN ISS เป็นการทดลองใหม่ล่าสุดที่ออกแบบมาเพื่อเลียนแบบโรงงานผลิตอาหารบนดวงจันทร์ และสามารถเลี้ยงลูกเรือหกคนได้สำเร็จ DLR German Aerospace Center / Flickr , CC BY
การวิจัยแอนตาร์กติกมีบทบาทสำคัญในอวกาศมาจนถึงทุกวันนี้ ในปี 2018 เยอรมนีได้เปิดตัวโครงการในทวีปแอนตาร์กติกาที่เรียกว่า EDEN ISS ซึ่งมุ่งเน้นไปที่เทคโนโลยีการเพาะปลูกพืชและการใช้งานในอวกาศในระบบกึ่งปิด ต้นไม้เติบโตในอากาศ ขณะที่นายหญิงฉีดน้ำที่มีการปรับปรุงทางเคมีบนรากของพวกมัน ในปีแรก EDEN ISS สามารถผลิตผักสดได้มากพอที่จะประกอบเป็นอาหารหนึ่งในสามสำหรับลูกเรือหกคน
เช่นเดียวกับในประวัติศาสตร์ของทวีปแอนตาร์กติก คำถามเกี่ยวกับวิธีการปลูกพืชเป็นหัวใจสำคัญของการอภิปรายเกี่ยวกับการตั้งถิ่นฐานของมนุษย์ที่อาจเกิดขึ้นบนดวงจันทร์หรือดาวอังคาร ในที่สุดผู้คนก็ละทิ้งความพยายามในการปลูกฝังภูมิทัศน์แอนตาร์กติกที่รุนแรงสำหรับการผลิตอาหาร และหันไปใช้เทคโนโลยีและสภาพแวดล้อมเทียมเพื่อทำเช่นนั้น แต่หลังจากฝึกฝนและใช้เทคนิคที่ทันสมัยที่สุดกว่าศตวรรษ อาหารที่ปลูกในทวีปแอนตาร์กติกาไม่เคยสามารถรองรับคนจำนวนมากได้เป็นเวลานานนัก ก่อนที่จะส่งผู้คนไปยังดวงจันทร์หรือดาวอังคาร อาจเป็นการดีที่จะพิสูจน์ก่อนว่าการตั้งถิ่นฐานสามารถอยู่รอดได้ด้วยตัวเองท่ามกลางที่ราบทางตอนใต้ที่เป็นน้ำแข็งของโลก
