中國人實現首次在太空種菜，太空種植到底是什麼樣子？

2020-12-16 52赫茲實驗室

序言

在內容開始之前，先讓大家思考一個問題：

如果我們未來有一天，真的會太空旅行的話，會遇到什麼問題？

小鯨覺得呢，食物肯定是大部分人會考慮的問題。

如果咱們只是短期太空旅行的話，食物是可以由地面運上去。比如現在國際空間站上面的食物，就是用SpaceX的龍飛船進行運輸的。

但是如果是長期的太空旅行呢？就要考慮在太空種植各種植物，滿足人們對食物的需求。

值得一提的是，目前太空人們已經可以在太空中成功種植一些植物了。那麼他們是如何做的呢？

這一期小鯨帶你解開，這個神秘的太空種植技術。

太空種植技術

在地球上，咱們只要把種子埋在土壤裡，為它澆水，再加上合適的溫度和陽光，它就能萌發。

所以你看，光照、溫度、溼度、空氣、土壤，5個要素對植物的生長缺一不可。

那麼在空間站裡面，情況是什麼樣呢？空間站內的空氣、溫度可供太空人正常生活，自然也可以滿足植物生存。

那麼其他幾個條件呢？

先來看看光照。

現在大量研究證實，植物的光合作用並不是要吸收陽光中所有的光。

其中藍色光和紅色光，它們的波長是植物生長的基本條件，同時也是以電力轉換成光能量最有效率的顏色。

而綠色光的波長則幫助強化人類對於植物的視覺效果。例如生菜更青睞紅色與藍色的光。生菜對紅光吸收效率非常高，所以在紅光照射下生長得很好。

採用綠光是因為它照射到生菜葉上，視覺效果非常好。藍光則是對植物形態舒展具有較強作用。

所以你會看到在空間站的種植區裡面，會有一些可調節光譜的LED燈，這些燈可以為蔬菜提供所需要的的光照。

光的問題解決了，要種菜還得有土呀！在太空種生菜使用的土壤和地面的是不一樣的。

就拿中國的種植舉個例子吧，我們在製作太空蔬菜生長的土壤用的是蛭石。

啥是蛭石？

簡單的說，它其實是一種極為常見的人造植物生長原料。它的吸水性非常好，水分在蛭石中的傳導受重力影響很小。

所以呢，水可以順暢地向上吸附，另外它密度小質量輕，便於攜帶上天，現在已經被廣泛應用在植物組培和育苗中。

所以你看土壤的問題也解決了，接下來就是最後一個條件 - 溼度。其實呢，溼度是最容易調節的部分。

咱們知道空間站裡的水，大部分來自地球補給。

當然了，空間站內部也有專門的水回收系統，它可以將廢水收集起來，通過過濾裝置循環利用。

所以呢，植物的土壤裡面，是可以安裝有含水率監測裝置，這樣航天員可根據監測數據，採用注射器給植物及時補水。

中國太空種植植物

到這裡為止，植物所需要的的條件，都完美解決了。

那在太空裡能種啥植物呢？

這裡給大家介紹下中國的成就吧。

2016年9月，發射升空的中國天宮二號，裡面的空間實驗室搭載了一個微型培養箱，上面種有水稻和擬南芥。

水稻我知道，這個擬南芥是啥呢？

這個擬南芥呀，雖然名字很繞口。但是說起它的家族大家一定不陌生！它是一個典型的十字花科植物，像咱們平時吃的青菜，就是十字花科植物。

那為什麼要種植它呢？

小鯨我查了相關資料，擬南芥其實是做分子生物學用的一個模式植物，也就是那些生長周期短、基因組小的植物。

擬南芥的基因組有多小呢？

它只有5對染色體，做個對比吧，正常的人類細胞有23對染色體。23對比5對，這差距可想而知吧！

別看它基因組小，但是它可以在短期內就能繁育多代。

正因為擬南芥擁有這些優點，科研人員可以通過地面遙控，對太空中的培養箱進行溫控和澆水，啟動了擬南芥和水稻生長，並使其順利開花結果。

除了種植擬南芥和水稻以外，新華網報導過，在2019年，中國發射的嫦娥四號實現了月球背面成功著陸。

不僅頑強地生存下來，而且成功進行了一系列科學探測活動，其中包括進行了月面生物科普實驗。

該試驗選擇了棉花、油菜、土豆、擬南芥、酵母和果蠅六種生物作為樣本，將它們的種子和蟲卵帶到月球上進行培育。試驗載荷回傳照片顯示棉花種子已經長出了嫩芽。

要知道，這是在經歷月球嚴峻環境考驗後，在月球上長出的第一株植物嫩芽，這也實現了人類首次月面的生物生長培育實驗。

國外種植成果

再來看看國外的成果。

2015年8月份，國際空間站的航天員經過了33天的培養，首次在太空中食用了自己種植的太空蔬菜。

這種蔬菜就是紅色長葉萵苣，也就是我們平時所吃的生菜。航天員用橄欖油和醋調製了太空種的生菜，並表示很好吃。

2020年11月30 日，美國太空人在國際太空站上，採收了20棵蘿蔔。之所以選擇種蘿蔔，是因為科學家對它們的屬性已相當了解。且不需要特別照顧，只要 27 天就能發育成熟。

他們用鋁箔紙將其包好，置入冷藏室中，計劃在2021年將把它們送回地球，供科學家研究。

那有人肯定會問了，太空蔬菜真的能吃嗎？吃了會不會擁有超能力？當然了，能不能吃，好不好吃，咱們也沒吃過呀！

目前太空人們已在國際空間站上種植了15種植物，包括8種綠葉植物。除此之外，他們也掌握了多次收割的收穫技術。

簡單來說，就是只從新鮮生菜或是科學樣本上收穫特定的葉子，剩下的葉子和植物的核心，將保持完整並繼續生長，大約每隔10天進行新一輪的收割。

這項技術的優勢就是可以增加在軌作物的產量，可以給航天員的日常飲食中補充新鮮且營養豐富的食物。

不得不說，我們跟國外還是有很大的差距啊 ！


感悟

小鯨覺得呢，在太空種植植物，還有著更大的意義。

航天員在太空生活離不開氧氣、食物和水，目前這些物資幾乎全是發射飛船送入太空的，但是每次發射價格都是非常昂貴。

而在太空栽培植物不僅可以產生更多的氧氣，同時也可以培育蔬菜達到自給自足。這不僅可以降低航天員在太空生活的成本，同時了解這些植物在微重力環境下的生長，可以使我們為未來建立太空基地奠定基礎。

如果未來，咱們真的可以乘坐SpaceX公司的星艦去火星旅行的話。保守估計，一次火星之旅可能要花費好幾個月的時間，如果咱們可以自己種植一些可以食用的植物，那麼就可減少返回地球重新補給的需求。

人類從抬頭仰望星空那一刻起，探索精神就已經深深的烙印在了基因裡。

可以說人類的每次出發，都源於好奇。

我們探索世界，揭開奧秘，得到答案。

好奇心讓我們看到自己的渺小，驅使我們向更接近真理的方向前行！

未來像科幻片裡面的那種生活何時能實現，就交給時間吧！


　參考文獻：

1. NASA《Meals Ready to Eat: Expedition 44 Crew Members Sample Leafy Greens Grown on Space Station》Aug.8,2015

https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/news/meals_ready_to_eat

2. NASA《Zinnia Flowers Starting to Grow on the International Space Station》Dec.24,2015

https://www.nasa.gov/image-feature/zinnia-flowers-starting-to-grow-on-the-international-space-station

3. NASA《First Flower Grown in Space Station's Veggie Facility》Jan.20,2016

https://www.nasa.gov/image-feature/first-flower-grown-in-space-stations-veggie-facility

4. NASA《Flowering Zinnias on Space Station set Stage for Deep-Space Food Crop Research》Feb.13,2016

https://www.nasa.gov/feature/flowering-zinnias-on-space-station-set-stage-for-deep-space-food-crop-research

5.嫦娥四號月球實驗

http://www.xinhuanet.com/science/dynamic/02.htm

http://www.xinhuanet.com/politics/2019-01/15/c_1123990912.htm

http://scitech.people.com.cn/n1/2019/0227/c1007-30905151.html

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