Giải quyết cuộc khủng hoảng lương thực từ các sứ mệnh trên sao Hỏa đến sa mạc khô cằn
Tiến sĩ ARTTU LUUKANEN
SENIOR VICE PRESIDENT, SPACE & DEFENSE
Solar Foods
Tại sao một công ty chuyên giải quyết cuộc khủng hoảng lương thực trên Trái đất lại quan tâm đến việc đưa nhân loại lên sao Hỏa? Bởi vì giải pháp cho cả hai thách thức đó đều có chung nguồn gốc.
Tôi gia nhập Solar Foods với nền tảng khác với nhiều chuyên gia của chúng tôi. Trong khi nhiều người khác trong nhóm của chúng tôi đã cống hiến sự nghiệp của họ để tìm hiểu bí mật của hóa sinh và quy trình sinh học, tôi trước hết là một nhà vật lý.
Năm mười tuổi, tôi được cha tôi tặng một chiếc kính viễn vọng. Tôi ngay lập tức bị thu hút bởi ngắm sao, thứ đã trở thành sở thích cả đời của tôi. Tôi thậm chí còn coi thiên văn học như một nghề nghiệp, nhưng một người bạn học trong gia đình cho rằng học vật lý sẽ mang lại cơ sở tốt hơn để làm nhiều việc hơn sau này trong cuộc sống.
Tôi bắt đầu học tại Đại học Helsinki vào giữa những năm 90, làm bằng Tiến sĩ tại Đại học Jyväskylä và thực hiện nghiên cứu hậu tài liệu ở Boulder, Colorado. Tôi đã từng làm giáo sư nghiên cứu tại VTT, Giám đốc tại Millilab và điều hành công ty khởi nghiệp Asqella. Trong quá trình đó, tôi thường có đặc ân được làm việc trong các dự án liên quan đến không gian. Trong một trong những kỳ thực tập đầu tiên của tôi tại Metorex International, tôi đã giúp sản xuất các dụng cụ cho các sứ mệnh không gian: trên thực tế, một trong những dụng cụ mà tôi đã có trong tay phát triển nằm trên bề mặt của một tiểu hành tinh.
Năm 2008, tôi nằm trong top 2% trong nhóm các ứng cử viên du hành vũ trụ. Đáng buồn thay, không phải vì các vì sao mà tôi sẽ du hành vào vũ trụ, nhưng điều đó không làm giảm đi sự quan tâm của tôi trong việc chinh phục biên giới cuối cùng chưa được biết đến.
Bây giờ bạn biết một chút về tôi. Nhưng điều gì đã đưa tôi đến với Solar Foods?
Trước tiên, cắt giảm chi phí, sau đó đưa sao Hỏa trong tầm với của chúng ta
Quả cầu của tôi tại Solar Foods liên quan đến Không gian và Khả năng phục hồi. Những lĩnh vực này nghe có vẻ như rất khác nhau nhưng cốt lõi của chúng đều nằm ở cùng một câu hỏi: làm thế nào để chúng ta cung cấp thức ăn cho mọi người một cách hiệu quả và an toàn trong tình huống thực phẩm là nguồn tài nguyên khan hiếm và hữu hạn?
Hãy bắt đầu với phần Không gian. Một trong những điều quan trọng của du hành vũ trụ là nó rất tốn kém - và điều đó cũng xảy ra với việc tiếp tục được nuôi dưỡng trong không gian. Duy trì một trạm vũ trụ có người lái bao gồm tên lửa mang thức ăn và nước lên quỹ đạo, đồng thời mang rác và chất thải trở lại trái đất. Đây có lẽ là những nguồn cung cấp đắt nhất mà loài người biết đến. Do đó, việc cải thiện hệ thống thực phẩm mà các phi hành gia làm việc với nó là một vấn đề về an ninh và tính thực tiễn, nhưng cũng phải trả giá.
Chúng tôi hiện đang làm việc để phát triển và xây dựng phiên bản đầu tiên của lò phản ứng sinh học của chúng tôi có thể phù hợp với một tàu vũ trụ và sản xuất Solein khi thực hiện sứ mệnh. Trong khi cơ sở quy mô thương mại đầu tiên của chúng tôi, Nhà máy 01 sẽ mở rộng quy mô sản xuất, lò phản ứng sinh học tàu vũ trụ là một ví dụ điển hình về cách chúng tôi cũng có thể thu nhỏ quy mô và tái tạo quy trình sinh học trong không gian ít hơn nhiều. Khi nói đến các nhiệm vụ LEO (Quỹ đạo Trái đất thấp), một giải pháp như thế này giúp tiết kiệm tiền: ít tên lửa hơn được bắn lên để cung cấp chạy, để lại nhiều tài nguyên và ngân sách hơn cho những thứ khác.
Với các nhiệm vụ vượt ra ngoài LEO và Mặt trăng, một đơn vị sản xuất Solein quy mô nhỏ chuyển từ quy trình tiết kiệm chi phí sang lĩnh vực chủ nghĩa sở hữu. Một chuyến bay đến sao Hỏa sẽ mất ít nhất bảy tháng, cộng thêm bảy tháng nữa cho chuyến trở về (và đó là trong điều kiện tối ưu). Bất kỳ nhiệm vụ nào cũng cần một cách để sản xuất lương thực trong chuyến bay: việc lấy lương thực hơn một năm cho phi hành đoàn sáu người nhanh chóng gặp phải sự hạn chế về không gian lưu trữ. Thay vì lấp đầy khoang hàng hóa bằng thực phẩm và nước, việc phóng những thứ chỉ có thể được sản xuất trên Trái đất là hợp lý - bất cứ thứ gì khác đều là sự lãng phí sức chứa hàng hóa quý giá. Một đơn vị sản xuất Solein có thể giải quyết những thách thức này.
Chúng tôi là một doanh nghiệp, vì vậy tất nhiên cho dù chúng tôi có hào hứng với việc du hành vũ trụ đến đâu, thì công việc cũng cần có ý nghĩa kinh doanh trong tương lai gần. Có một số lượng hạn chế các nhiệm vụ không gian và tiền đồn trên bầu trời, nhưng các công ty tư nhân như SpaceX đang không ngừng phát triển nhóm khách hàng tiềm năng có thể mua hoặc thuê các đơn vị sản xuất Solein. Trên thực tế, một số công ty sẽ tung ra môi trường sống trong không gian thương mại cho LEO trong vài năm tới.
Nếu một giải pháp Solein thúc đẩy nguồn cung cấp thực phẩm trên ISS hoặc các môi trường sống khác trong tương lai, thì khoản tiết kiệm hàng năm có thể lên tới hàng triệu đô la. Xem xét một cơ sở Mặt Trăng được lên kế hoạch vào một thời điểm nào đó trong tương lai, chi phí tiết kiệm hàng năm có thể lên đến hàng chục triệu. Một nhiệm vụ đến sao Hỏa? Giá trị của một giải pháp thực phẩm đáng tin cậy cho một kịch bản như vậy là gấp mười, thậm chí có thể gấp trăm lần giá trị của những giải pháp trong LEO hoặc trên Luna.
Ngoài ra, nghiên cứu liên quan đến không gian cũng thường mang lại những lợi ích gián tiếp. Học cách tạo lại quy trình sinh học trong một không gian hạn chế hơn nhiều có thể cung cấp cho chúng ta những hiểu biết mới về quá trình sản xuất quy mô công nghiệp lớn hơn của Solein: cách tối đa hóa hiệu quả, tiết kiệm nguyên liệu, v.v. Việc chỉ đề cập đến một sứ mệnh trên sao Hỏa thường thu hút các nhân viên tiềm năng từ một nhóm các chuyên gia giỏi được chọn lọc, lấy cảm hứng từ tư tưởng chinh phục
không gian vòng. Vì vậy, có rất nhiều lý do tại sao công việc không gian của chúng tôi có tiềm năng kinh doanh lớn.
Khả năng phục hồi là phân cấp sản xuất lương thực - và củng cố nguồn cung
Mặc dù phần không gian trong công việc của tôi chắc chắn hấp dẫn, nhưng những đổi mới tương tự cũng bắt nguồn sâu xa từ những câu hỏi trên Trái đất. Đây là lúc mà phần Khả năng phục hồi trong công việc của tôi phát huy tác dụng.
Hệ thống nông nghiệp tập trung hiện tại của chúng ta rất dễ bị gián đoạn. Cuộc chiến ở Ukraine là ví dụ gần đây nhất về một cú sốc có tính hệ thống, nhưng hạn hán và các điều kiện khí hậu khác đang từng năm tạo ra những thách thức ngày càng nghiêm trọng, ngay cả bên ngoài các vùng chiến sự đang hoạt động. Những vấn đề này dần dần len lỏi vào hệ thống và chúng càng được cho phép nổi bật, chúng càng trở nên khó giải quyết hơn.
Trong nhiều thập kỷ, những vấn đề như thế này đã được giải quyết thông qua viện trợ lương thực - nhưng điều này đi kèm với những thách thức riêng của nó. Để đảm bảo đủ thời hạn sử dụng trong điều kiện địa phương, rất khó để làm cho khẩu phần khẩn cấp đủ dinh dưỡng hoặc đa dạng như lý tưởng. Các thành phần cơ bản nhất có thể giúp duy trì sự sống cho trẻ suy dinh dưỡng, nhưng chúng vẫn còn rất xa so với một chế độ ăn uống cân bằng.
Bên cạnh những cuộc khủng hoảng lương thực thực tế, thế giới còn có rất nhiều cộng đồng sống trong điều kiện khí hậu đầy thách thức: những ngôi làng hẻo lánh phía trên Vòng Bắc Cực, những khu định cư ở những vùng sa mạc khô cằn, v.v. Ngay cả trong các tình huống tốt nhất, chúng cũng dễ bị gián đoạn đột ngột (ví dụ: thiên tai) có thể phá hủy kho dự trữ thực phẩm hoặc cắt đứt các tuyến đường cung cấp.
Để giải quyết những câu hỏi này, chúng ta cần rời bỏ nền nông nghiệp tập trung và hướng tới các giải pháp phi tập trung. Bây giờ, chúng ta nên nhớ rằng ngay cả các cộng đồng vùng sâu vùng xa thường không cần phải đạt được 100% độc lập về lương thực so với phần còn lại của thế giới - do đó, đó cũng không phải là mục tiêu của chúng tôi. Khả năng phục hồi thiên về việc bổ sung các lựa chọn thay thế và đa dạng hóa nguồn cung cấp thực phẩm thông qua phân cấp từng phần. Có một phổ rộng giữa một nhà máy Solein chính thức (tập trung cao độ) và một đơn vị có kích thước tủ lạnh phù hợp với một tàu vũ trụ (cực kỳ phi tập trung).
Ví dụ, một ngôi làng nhỏ hẻo lánh có thể có một lò phản ứng sinh học có kích thước bằng một thùng hàng. Điều này sẽ không loại bỏ nhu cầu cung cấp thực phẩm bên ngoài, nhưng nó sẽ hỗ trợ và củng cố nhu cầu dinh dưỡng của cộng đồng và tạo ra một giải pháp khẩn cấp để giúp đảm bảo thực phẩm trong trường hợp khẩn cấp.
Tương lai gần hơn chúng ta nghĩ
Chúng ta đang sống trong một kỷ nguyên của một cuộc chạy đua không gian mới. Cả Hoa Kỳ và Trung Quốc đều đang tìm kiếm các ngôi sao, nhưng các công ty tư nhân cũng đã tham gia vào lĩnh vực này. Có vẻ như việc xây dựng một căn cứ mặt trăng vĩnh viễn có thể bắt đầu vào những năm 2030 - có một số câu hỏi kỹ thuật, nhưng chủ yếu vấn đề là về ý chí chính trị. Sau Chiến tranh Lạnh, người ta ít muốn tiếp tục du hành vũ trụ ngoài quỹ đạo trái đất hơn, nhưng sự quan tâm đã tăng lên một lần nữa và sự cạnh tranh có khả năng tăng tốc độ phát triển.
Trái đất của chúng ta là một tảng đá hữu hạn du hành khắp vũ trụ, một không gian có giới hạn về tài nguyên. Nếu nhân loại muốn kiên trì và trở nên hơn chúng ta ngày nay, chúng ta cần cả hai học cách sống hòa hợp với thiên nhiên ở đây trên Trái đất, và để phát triển sự hiểu biết và vươn xa hơn hành tinh của chúng ta.
Cuối cùng thì đó là công việc của tôi tại Solar Foods. Hỗ trợ mục tiêu dài hạn về một hệ thống sản xuất lương thực phi tập trung trong những điều kiện khắt khe nhất ở Terra Firma và cung cấp cho các phi hành gia một công cụ có thể giúp mang họ đi xa hơn những gì nhân loại từng đi. Đó là công việc của ngày hôm nay - và của ngày mai.
