栽培培养箱(什么样的植物能入选太空“菜园”)

Posted 2023-05-29

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栽培培养箱(什么样的植物能入选太空“菜园”)

国际空间站种植的辣椒最近获得丰收

什么样的植物能入选太空“菜园”

国际空间站种植的4株辣椒开花 NASA

近地轨道空间站微重力环境下，应种植那些摘了就能吃的即食性果蔬，因为微重力条件下烹饪加工食物难度很大；此外，还要考虑植物的易栽培性、易管理性，以及单位体积、单位能耗产出率等。

近日，国际空间站女航天员梅根·麦克阿瑟吃上了“太空”辣椒。

今年7月，这批辣椒开始在国际空间站内种植，最近迎来了丰收。麦克阿瑟把辣椒切碎制作了一个玉米卷饼，还在社交媒体上发布图文直呼“美味”。

如何给长期驻留空间站的航天员提供新鲜食物，一直是令人头疼的问题。世界各国一直没有停下太空种植实验的脚步。据不完全统计，目前已经有包括辣椒、草莓等在内的上百种植物种子，被先后送入国际空间站进行培育。这其中，辣椒是太空种植实验中最受欢迎的食物之一。

为什么辣椒如此受青睐？什么样的植物适合太空种植？太空种出来的食物有没有辐射，可以直接吃吗？对此，科技日报记者专访了“月宫一号”总设计师、北京航空航天大学教授刘红。

挑选在太空种植的植物有讲究

“辣椒的维生素C含量比较高，甜椒、水果椒、菜椒等，吃起来口感清新；辣椒会开花，观赏度也高，气味清爽。”刘红对记者说，除此之外，辣椒也比较适合在太空环境下种植，辣椒苗植株小，占空间少，枝丫较为坚挺，株型在微重力下支撑性较好。不仅如此，辣椒还比较“皮实”，抗逆性较好，容易成活。

当然，除了辣椒，适合长期在太空种植的植物也不少。刘红指出，在太空培育植物对航天员进行生命保障，首先要计算人类在太空中对热量、维生素、微量元素等营养物质的总体需求，再计算哪些植物搭配在一起能够满足这些需求；其次，近地轨道空间站微重力环境下，应种植那些摘了就能吃的即食性果蔬，因为微重力条件下烹饪加工食物难度很大；此外，还要考虑植物的易栽培性、易管理性，以及单位体积、单位能耗产出率等。

“具体来说，对于围绕建设月球、火星基地等开展的载人深空探测活动，要保证人的热量摄入，需种植如小麦、大豆等粮食作物；蔬菜要多样化，以满足人的生理和心理需求，可种植生菜、小白菜、小油菜、辣椒、茄子、西红柿等，黄瓜是爬藤类植物，很占空间，但是清脆爽口，如果种植需牢牢固定住，防止藤蔓飘满舱；水果的话，种植草莓就不错，占空间小、挂果多。”刘红说。

60年世界载人航天史，数百位航天员进入过太空，航天员长期执行太空任务已成为大势所趋。其中最久的一次，当属俄罗斯航天员瓦列里·波利亚科夫，他在国际空间站连续驻留了437天。航天员在太空中的食物补给问题，一直是人们关注的焦点。

“早期的太空食物像牙膏一样，蔬果、肉类全部加工成糊状，挤出来吃。后来发展成预加工的整块食物，可以辨认出食物种类。现在，地面上的食物基本都能带上太空，不过除了新鲜水果，其他食物都是预加工的压缩食品、罐头食品、包装食品，吃之前大多要先加热。”刘红介绍道。

“只吃包装好的长期储存食物，时间久了难免乏味。对于时间更长或者距离更远的探测任务而言，携带太多的天然食物，可能就会坏掉，所以需要另外一种生命保障系统。”刘红解释道，人的生命保障就是保障人对氧气、水和食物等的需求，因此在太空种植物非常重要，可以一举三得。“植物光合作用消耗二氧化碳，产生氧气。航天员日常工作生活会产生很多废水，废水净化之后可以灌溉植物。植物的蒸腾作用将水蒸发到空气中，可以冷凝制成优质的空气冷凝水。这种水净化后自然清新安全，人的心理接受度也更高。”刘红说。

给“太空植物”浇水是门大学问

近地轨道太空环境的特点是微重力。“电梯下坠的那一刻，就接近微重力的状态。”刘红说，“太空微重力环境对植物栽培工艺的影响非常大。植物生长的必要条件有光、温、水、气、肥，而在太空中给植物供水就是一项巨大的挑战。”

植物缺水时才需要供水，在太空中也是一样，可是把握浇水时机却是个技术活。“地面上可使用传感器检测土壤湿度，做到及时浇水；空间站受微重力影响，水珠会附着在传感器上，导致传感器失灵，明明基质已经缺水，传感器却可能还显示水分充足。”刘红介绍说，所以空间站浇水是先把水全部抽出来，然后进行气水分离，最后再把水打进基质，定时进行这一整套循环操作。“这就导致虽然植物培养箱种植面积不大，配套的水泵、阀门、管道等附属物却是一套庞大的装置。”

“现在‘太空种菜’已经不是特别高技术、高难度的事了。太空种植除了供水比较麻烦，其余的光、温、气、肥都有较好的解决方案。”刘红指出，目前最重要的是系统地研究清楚太空中植物生长的科学规律。以小麦为例，它在太空种植的产量跟地面上有什么区别？在太空中进行光合作用产生氧气和吸收二氧化碳有怎样的规律？生成物质的营养成分跟地球上有什么差别？这些都是各国科学家迫切想要探寻的问题。

据悉，上世纪70年代起，陆续有科学家和航天员尝试在空间站内种菜，但是由于各种原因，许多尝试都失败了。经过几十年的不懈努力，俄罗斯航天员于2003年第一次吃到了在太空种出来的生菜，国际空间站2016年培育出第一朵在太空盛开的百日菊。近年来，世界各国在空间站的几百次种植实验，为开辟“太空菜园”打下了坚实基础。

太空出品果实外形口感与地球出品相似

不过，也有网友表示担心，在太空种的菜会受到辐射影响吗？种出来的食物可以直接食用吗？

“空间站舱室内的辐射在安全值以内，太空植物也是在满足植物生长条件下种植出来的，所以果实的颜色、外形、口感跟地球上没有本质差异。但茄果类蔬菜的维生素C含量会更高一些，可能是舱室辐射比地球上略高，刺激了植物合成更多的抗氧化物质。”刘红指出，事实上，太空的微重力环境和辐射环境对植物都会有影响，世界各国都还在进行持续研究。

刘红指出，太空种植的食物都要采集样品。以青椒为例，其叶子、根部或者整棵植株会被冷冻起来，带回地面进行分析。美国国家航空航天局（NASA）曾将生菜带回地球，检测其是否有对人体健康有害的微生物，最后证明是安全的。

那么，把种子带到太空直接种植，与将种子进行太空实验后带回地球种植，收获的食物有何不同？

刘红解释道，太空诱变育种是把种子带到太空，让种子暴露在外太空宇宙射线之下。宇宙射线会把大多数种子“杀死”，极少数幸免于难的种子再被带回到地球种植。比如，我国嫦娥五号曾搭载一批种子“上天”，在“奔月之旅”归来后，一部分水稻、苜蓿和燕麦种子已经在实验室里出苗，对进一步的科学研究具有重要价值。不过，即使是“幸免于难”，这些种子其实大多数也已是“残疾”。其中只有极少数会产生人类希望看到的性状，比如曾经有“太空种子”长出了巨型南瓜。

“太空舱内种出的植物则完全不同。空间站舱室内本身有很好的防护，所以不会导致植物产生变异。”刘红说。（记者唐芳）

来源：科技日报