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舌尖上的太空农场
日期:2024-01-21 作者: 行业新闻

  创办于1937年,是我国创刊最早、影响最大的科普刊物之一。现由江苏省科技厅主管、江苏省科协主办。70多年来,杂志秉承“科学大众化、大众科学化”的宗旨,矢志不渝地为提高中华民族特别是青少年科学素质服务,影响了一代又一代中国人,得到了、周恩来等党和国家领导人的肯定。

  最近,在国际空间站执行任务的6名航天员显示出了种菜方面的才能,他们在空间站种植的生菜喜获丰收。美国东部时间8月10日上午11时15分,航天员首次品尝了他们在太空种植的紫叶生菜,在空间站上从事了一年研究工作的凯利说:“味道好极了。”他一边说着,一边拿起小瓶的浓橄榄油和香醋倒在生菜叶子上调味,就像平常人们把番茄酱和芥末倒在热狗上一样。科学家把这一舌尖上的味道视为人类向火星发射载人飞船进行探测迈出的重要一步。

  国际空间站是目前长期载人飞行的唯一航天器。全站总质量约为400吨,桁架长108.4米,舱段长74米,增压舱总容积1202立方米。空间站在距离地面350~400千米高的轨道上运行,约92分钟绕地球一圈。全站处于微重力、强辐射、交变磁场的太空环境中,舱内压力和气体成分虽与地面相同,舱外却是高真空,与地面条件完全不同。在这种特殊的情况下种植农作物,要采取一些相应的科学措施。

  国际空间站基本为人类提供了一个很好的微重力实验场所。现在的国际空间站拥有美国的“命运号”、欧洲的“哥伦布号”、日本的“希望号”3个大型实验舱。同时,3个节点舱也有一些任务机柜。此外,俄罗斯的“曙光号”和“星尘号”舱段也可以兼职做不少科学实验。站上的多个实验舱内,都按照微重力实验的要求做了设计,目的是尽量提供良好的微重力试验环境。自2000年10月31日首次接纳航天员进站工作以来,站上从未断人居住,并开展了多种多样的空间探测和科学实验。其中科学实验主要涉及空间微重力人体研究、微重力生物学、微重力物理学、空间天文学和对地观测等研究工作。其中,微重力生物学研究包括微重力环境下植物、微生物、动物、生物工程和细胞生物学等研究方面。近年来,科学家们在国际空间站上进行了大量创造性的实验,取得了辉煌的成果。味道好极了的紫叶生菜,是在站内长时间多次试种和一直在改进的基础上获得的一项成果。在太空特殊环境下取得这一收获,其中的酸甜苦辣是生活在地面上的人们想象不到的。

  美国宇航局和其他机构在太空中试验种植农作物已经几十年,但种出的作物从没有直接给航天员食用过,而是被送回地球进行仔细的检测,并提出下一步的改进措施,逐步的提升其产量和质量。如今,航天员们首次享受到了自己的劳动果实,自然是异常高兴。凯利和谢尔·林德格伦在吃这种“令人惊讶”的蔬菜时颇为兴奋,都在推特上晒图,大赞太空生菜味道不一般,如同芝麻菜的香味。“这是个人的一小口,却是人类的一片大叶子。”美国宇航局也在官网上评论说,“这让我们距离飞向火星又近了一步。”研究星际航行的人们也都一致认为,这确实是在载人航天事业上取得的一项具有长远意义的成就。

  据美国宇航局官网报道,这些蔬菜生长在一个特殊的“蔬菜盒子”里,每个盒子重约7千克,可以折叠,也可以拉伸。航天员们先将蔬菜种子撒在由土壤和化肥组成的垫层上,让种子生根发芽。由于在太空不能给蔬菜浇水,所以垫层底部设有特殊的灌溉系统。站上装有多个“蔬菜盒子”,每个盒子还安装了红绿蓝三色的LED灯来保障其光合作用的需要,促进蔬菜成长。

  这些生菜的种子由“龙”号宇宙货运飞船送入空间站,由轨道科技公司与肯尼迪航天中心合作开发的“素食者”植物种植系统培育。该套系统使用的能量比传统的植物照明系统要少60%。这些种子在7月8日被空间站上的凯利“激活”后,共生长了33天。8月10日当天,林德格伦戴着蓝手套,用镊子从盒子里面收获了这些生菜,并把菜叶放置在托盘上。他从温室里拿出准备食用的生菜,仔细地用剪刀剪下可食用部分。不过由于剪下的部分还带有一些杂质,因而林德格伦用柠檬酸对生菜进行了清洗和消毒。

  目前航天员种植的蔬菜包括西红柿、草莓等,但他们还将拓展范围,种植各种各样的蔬果。之所以要在空间站上种植蔬果,是因为这样做才能够解决自己的饮食问题,同时也可以研究太空种植蔬菜的方法,这可不是单纯的科研产品,种植出来后要自己消化掉。但是在微重力环境下种植蔬果存在许多问题,比如空间辐射可造成蔬菜变异,结出和收获的种子有好有坏,要在站上继续种植让其传宗接代,一定要选择优良品种以保障不断获得丰收。另外,航天员们在太空中的免疫力会出现下降,需要蔬菜来补充营养物质,如果不是新鲜的蔬菜就无法起到类似的效果。同时,种植蔬菜时也会改善空间站内的二氧化碳水平,能够在一定程度上帮助空气净化器过滤空间站上的异味。美国宇航局研究未来生活及活动的首席科学家维勒说,红生菜、西红柿和蓝莓这类含有抗氧化剂的食物将有可能改善航天员们的情绪,以及有效地抵御太空辐射。

  美国宇航局网站称:“这些‘太空生菜’,航天员会吃一半,然后把其余一半留下冷冻,待返回地球后供科学家研究。”显而易见,其目的是要采取进一步的改善措施,以便在国际空间站上提高产量和扩大种植培养面积。如果现在开始着手种植,那么等到生菜实验完全成功并制作成沙拉,可能还需要等上好几年的时间,因此这项实验必须坚持不懈地进行下去。这些实验将为今后人类开展长距离太空探索提供准备。

  在执行前往火星的任务旅途中,定期提供补给的可能性根本不存在。受到运载火箭推力和经济性的限制,载人宇宙飞船前往火星需要耗时259天。即便是火箭技术持续不断的发展以后,用推力更大的火箭进行发射,载人宇宙飞船抵达火星也得6个多月。凯利表示,航天员们想要生存下来,就必须自己种出食物来,而这是往既定方向迈出的一大步。今后航天员们还会继续在站上试种粮食作物,希望尽早获得有效成果,能够解决航天员登陆小行星和火星往返旅途中的主副食品的需要,还可以大幅度降低发射和运送费用,节约大量成本。

  如果宇宙飞船中途种植的蔬菜和粮食能有剩余,够航天员们在火星上停留期间食用,或者着陆舱登陆火星后其舱内环境仍可种植农作物和收获主副食品,那就用不到另发货运飞船抵达火星给航天员们提供专用食品了。目前,根据载人航天的需要,美俄等国正在致力于探索空间条件下植物的生长发育规律,使将来的载人宇宙飞船飞向火星时能够解决航天员们的食品供应问题。这也就是说要将空间站变成未来的“会飞的农场”。