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在太空里建个“菜园子”?这是个技术活儿

发布时间:2020-03-25 16:44 浏览数:30

来源:科技日报;记者 张景阳 张蕴

近几年来,继航天育种之后,太空蔬菜种植逐渐成为空间福牛牛彩票和航天技术研究的一项重要内容。近日有报道称,某些太空蔬菜(经历在太空环境中从萌芽到成熟全过程的蔬菜)的成分与地面种植的同类蔬菜成分相似,甚至可能富含钾、钠、磷、硫和锌等元素和较高水平的酚类物质。

在太空打造一个菜园子,这种原来只有在科幻小说里出现的桥段,可能很快就会照进现实。

国际空间站建起了“大菜园”

自2014年起,科学家就开始在国际空间站着手建立一个与地球表面相同温度、相同湿度和相同二氧化碳浓度的“类地表环境”,在这样的环境下进行水培和喷雾栽培,而首批被选中用于种植的蔬菜是生菜和莴苣。NASA的太空种菜计划负责人乔亚·玛萨表示,之所以启动太空种菜的项目,是由于如果食物储存太久,味道和营养都会下降,维生素也会减少,如果太空种菜研发成功,就能够确保宇航员在漫长旅程中有足够营养,便于未来更加遥远的深空探索。

2016年,我国宇航员首次“触电”太空种菜,在天空二号实验室内种下了9棵生菜。航天员中心环控生保研究室副研究员王隆基解释说,一是因为生菜的生长周期是一个月,与飞船的在轨时间恰好吻合;再者生菜在地面上的种植技术比较成熟,也是比较常见的植物,有利于进行科普。

被“翻牌”的还远止叶类植物,2019年,我国科研人员再次在天宫二号启动了拟南芥和水稻种植,以检测空间微重力对生命活动的影响。此前,俄罗斯宇航员还曾尝试在和平号空间站种植小麦。

太空种植的作物跟地球上到底有没有区别,这个问题一直引起诸多航天爱好者的关注。2015年,NASA电视台对首批两名宇航员试吃太空生菜的情况进行了转播。这些拌上橄榄油和料汁的太空生菜被做成一道沙拉,两名宇航员直呼感觉“不一般”,除了一致赞扬其口感爽脆外,其中一名宇航员还表示“味道有点像芝麻菜”。

除了口感以外,太空蔬菜的营养价值究竟如何呢?近日,根据《植物科学前沿》杂志上的一项研究显示,NASA全面检测了此前三年间在国际空间站上种植的生菜,确信太空生菜含有的营养价值跟地球生菜也基本一样。科学家称,太空生菜中还包括着钾、纳、磷、硫、锌等元素,除此之外,还有较高水平的酚类物质,据科学研究发现这类分子有抗病毒、抗癌、抗炎的特性。此外,国际空间站种植的生菜中不含任何有害细菌,如大肠杆菌和沙门氏菌等,真菌和霉菌孢子数量也处于正常范围,适合人类食用。

太空农民要解决一系列技术难题

想要建立一个太空农场并不容易。在植物生长中,光照、温度、湿度、空气、土壤,5个要素缺一不可。为了满足这几个条件,科学家们可谓是煞费苦心。

光合作用是植物生存的根本,如何在太空舱里模拟植物所需的光照?中国科学院包头稀土研发中心主任池建义说:“如果你想做一个太空农民,首先必须掌握过硬的技术,传统手段需要使用600—1000瓦的灯泡才能在封闭环境中模拟阳光并刺激植物生长,但这样的耗能和设备在太空舱里显然是不可能的。”

大量研究证实,植物的光合作用并不是要吸收所有的光,例如生菜更青睐红色与蓝色的光。使用常见的白炽灯等光源照明,不仅转化率低,还会造成能源浪费。因此,低能耗、、可调节光谱的LED灯当仁不让地成为太空菜园照明的不二选择。我国宇航员首次在太空种植生菜时,采用了红、绿、蓝三种颜色的组合光,其中绿色光是为了让视觉效果比较好,利于观察。而NASA的空间站用的是蓝紫光来为蔬菜提供光照,因为他们所种植的是红叶生菜,并且蓝紫光更利于红叶生菜着色。

而植物光合作用所必须的二氧化碳,在空间站就更为易得。除了宇航员呼吸排出外,大量的二氧化碳随着运行的设备排放到空间站,这里的二氧化碳浓度甚至比地面要高出十倍。通风设备可以向植物持续送风,形成空气对流。更加细心的宇航员,还会通过注射器往基质推入空气,保证蔬菜根部的呼吸。

所谓基质,就是太空蔬菜所用的土壤。从以往资料中可以得知,我国在制作太空蔬菜生长土壤时选择了蛭石作为基础原料,这是一种极为常见的人造植物生长原料,被广泛应用在植物组培和育苗中。王隆基说,蛭石有着非常好的吸水性,水分在蛭石中的传导受重力影响很小,可以顺畅地向上吸附,并且蛭石的密度小质量轻,便于搭载飞行器上天。

温度和湿度是最容易调节的部分。空间站里的水全部来自地球补给,水回收系统还可以将废水收集起来,通过过滤装置循环利用。植物的基质层安装有含水率监测装置,航天员可根据监测数据采用注射器对植物及时进行补水。空间站内的温度主要有被动温度控制系统和主动温度控制系统来调节,前者是为了将空间站从宇宙的极端温度中隔绝开,而后者的主要作用是散热,两者的共同作用下,空间站内的温度可供宇航员正常生活,植物的生存自然也就不成问题。

相关链接:太空育种和太空蔬菜的区别

经太空育种长出的蔬菜也被称为太空蔬菜,但是它与太空种植的蔬菜是有本质区别的。

黑龙江省农业科学院园艺分院副研究员王雪在接受科技日报记者专访时表示,太空育种技术是利用太空中的宇宙粒子辐射、微重力(即失重)、 弱地磁、 高真空和超洁净、大温差等综合环境因素,影响植物种子的遗传变异,使其内部DNA链上的基因组发生缺失、重复、易位或倒置,进而产生一些高频度、大幅度的遗传性状突变,来创造丰富的育种变异材料、创新种质资源。与其他育种技术相比,太空育种能够更加快速地获得稳定品系,使新品种的育种年限缩短到5到6年。另外,其本质是利用特殊的环境加速了作物的自然突变频率,没有外来基因片段插入,不会造成食品安全隐患。

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