Các nhà khoa học đă và đang t́m cách trồng cây trong vũ trụ nhằm cung cấp thực phẩm, dược phẩm.... cho những sứ mệnh khám phá không gian.
Thực đơn ăn uống cho phi hành gia hiện tại chủ yếu bao gồm thực phẩm chế biến sẵn có hạn sử dụng dài, được vận chuyển dưới dạng hàng hóa trong những chuyến bay lên Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS). Bất cứ thứ ǵ tươi sống cần được sản xuất ngay tại chỗ và chăn nuôi động vật không phải lựa chọn khả thi.
Để tạo ra chế độ ăn uống cân bằng trong không gian mà không cần thực phẩm bổ sung, các nhà nghiên cứu phát triển thực phẩm nguồn gốc thực vật hoàn chỉnh về mặt dinh dưỡng, chứa lượng lớn protein chất lượng cao. Ảnh: NASA.
Đây sẽ là những loại cây có thể hái và ăn ngay, được trồng và chế biến trong không gian cũng như cung cấp sự cân bằng tối ưu các axit amin thiết yếu. Chúng cũng bao gồm các axit amin không thiết yếu thường có trong động vật như taurine và creatine.
Các nhà khoa học cũng đang nghiên cứu hương vị và kết cấu thực phẩm nguồn gốc thực vật nhằm giải quyết vấn đề thường gặp ở phi hành gia là "chán ăn". Trong nhiều thập kỷ, những phi hành gia chia sẻ rằng, vị giác của họ giảm sút khi thực hiện sứ mệnh không gian, khiến các món ăn cay trở thành món khoái khẩu trên trạm vũ trụ.
Thực vật trong vũ trụ cần phải phát triển mạnh trong môi trường xa lạ. Trên Trái đất, cây cối dựa vào trọng lực để biết hướng mọc rễ và đâm chồi. Quá tŕnh này được gọi là hướng trọng lực.
Trong không gian, tính hướng trọng lực bị rối loạn khiến rễ cây mọc theo hướng ngẫu nhiên do ảnh hưởng của vi trọng lực lên tín hiệu hormone. Các nhà khoa học đang nỗ lực nghiên cứu để xác định tác động của vi trọng lực lên sự phát triển của thực vật.
Ngoài ra, t́nh trạng thiếu trọng lực cũng làm gián đoạn quá tŕnh đối lưu, ngăn cản các khí ḥa trộn tự nhiên trong nước. Điều này sẽ hạn chế lượng oxy cung cấp cho rễ cây, dẫn đến t́nh trạng thiếu oxy.
T́nh trạng thiếu oxy ở thực vật cũng xảy ra do lũ lụt khi lượng mưa lớn và đất bị ngập úng. Việc biến đổi gene cây trồng để chịu được t́nh trạng thiếu oxy do vi trọng lực sẽ tạo ra dữ liệu giúp cải thiện khả năng chống lũ lụt của cây trồng trên Trái đất, giảm thiểu thiệt hại nông nghiệp.
Tại căn cứ Mặt trăng hay sao Hỏa, cư dân không thể chờ hàng tháng hoặc hàng năm để được tiếp tế các tài nguyên thiết yếu như thuốc men hoặc vật liệu xây dựng. V́ vậy, các loại cây trồng trong không gian đang được thiết kế để cung cấp nhiều ích lợi hơn, không chỉ dừng lại ở vai tṛ lương thực.
Thực vật được biến đổi gene để sản xuất protein kích thích phản ứng miễn dịch và hoạt động như vắc xin ăn được. Trên Trái đất, nhiều loại dược phẩm được sản xuất và chiết xuất từ vi khuẩn. Thực vật có thể được biến đổi gene để sản xuất hợp chất thuốc hoặc tiền chất vật liệu xây dựng theo cách tương tự nhưng những hợp chất này có thể ảnh hưởng tiêu cực đến sự phát triển của cây cối.