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      2021-12-05 06:40:22

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      國際空間站種植的辣椒最近獲得豐收

      什么樣的植物能入選太空“菜園”

      近地軌道空間站微重力環境下,應種植那些摘了就能吃的即食性果蔬,因為微重力條件下烹飪加工食物難度很大;此外,還要考慮植物的易栽培性、易管理性,以及單位體積、單位能耗產出率等。

      ◎本報記者 唐 芳

      近日,國際空間站女航天員梅根·麥克阿瑟吃上了“太空”辣椒。

      今年7月,這批辣椒開始在國際空間站內種植,最近迎來了豐收。麥克阿瑟把辣椒切碎制作了一個玉米卷餅,還在社交媒體上發布圖文直呼“美味”。

      如何給長期駐留空間站的航天員提供新鮮食物,一直是令人頭疼的問題。世界各國一直沒有停下太空種植實驗的腳步。據不完全統計,目前已經有包括辣椒、草莓等在內的上百種植物種子,被先后送入國際空間站進行培育。這其中,辣椒是太空種植實驗中最受歡迎的食物之一。

      為什么辣椒如此受青睞?什么樣的植物適合太空種植?太空種出來的食物有沒有輻射,可以直接吃嗎?對此,科技日報記者專訪了“月宮一號”總設計師、北京航空航天大學教授劉紅。

      挑選在太空種植的植物有講究

      “辣椒的維生素C含量比較高,甜椒、水果椒、菜椒等,吃起來口感清新;辣椒會開花,觀賞度也高,氣味清爽。”劉紅對記者說,除此之外,辣椒也比較適合在太空環境下種植,辣椒苗植株小,占空間少,枝丫較為堅挺,株型在微重力下支撐性較好。不僅如此,辣椒還比較“皮實”,抗逆性較好,容易成活。

      當然,除了辣椒,適合長期在太空種植的植物也不少。劉紅指出,在太空培育植物對航天員進行生命保障,首先要計算人類在太空中對熱量、維生素、微量元素等營養物質的總體需求,再計算哪些植物搭配在一起能夠滿足這些需求;其次,近地軌道空間站微重力環境下,應種植那些摘了就能吃的即食性果蔬,因為微重力條件下烹飪加工食物難度很大;此外,還要考慮植物的易栽培性、易管理性,以及單位體積、單位能耗產出率等。

      “具體來說,對于圍繞建設月球、火星基地等開展的載人深空探測活動,要保證人的熱量攝入,需種植如小麥、大豆等糧食作物;蔬菜要多樣化,以滿足人的生理和心理需求,可種植生菜、小白菜、小油菜、辣椒、茄子、西紅柿等,黃瓜是爬藤類植物,很占空間,但是清脆爽口,如果種植需牢牢固定住,防止藤蔓飄滿艙;水果的話,種植草莓就不錯,占空間小、掛果多。”劉紅說。

      60年世界載人航天史,數百位航天員進入過太空,航天員長期執行太空任務已成為大勢所趨。其中最久的一次,當屬俄羅斯航天員瓦列里·波利亞科夫,他在國際空間站連續駐留了437天。航天員在太空中的食物補給問題,一直是人們關注的焦點。

      “早期的太空食物像牙膏一樣,蔬果、肉類全部加工成糊狀,擠出來吃。后來發展成預加工的整塊食物,可以辨認出食物種類。現在,地面上的食物基本都能帶上太空,不過除了新鮮水果,其他食物都是預加工的壓縮食品、罐頭食品、包裝食品,吃之前大多要先加熱。”劉紅介紹道。

      “只吃包裝好的長期儲存食物,時間久了難免乏味。對于時間更長或者距離更遠的探測任務而言,攜帶太多的天然食物,可能就會壞掉,所以需要另外一種生命保障系統。”劉紅解釋道,人的生命保障就是保障人對氧氣、水和食物等的需求,因此在太空種植物非常重要,可以一舉三得。“植物光合作用消耗二氧化碳,產生氧氣。航天員日常工作生活會產生很多廢水,廢水凈化之后可以灌溉植物。植物的蒸騰作用將水蒸發到空氣中,可以冷凝制成優質的空氣冷凝水。這種水凈化后自然清新安全,人的心理接受度也更高。”劉紅說。

      給“太空植物”澆水是門大學問

      近地軌道太空環境的特點是微重力。“電梯下墜的那一刻,就接近微重力的狀態。”劉紅說,“太空微重力環境對植物栽培工藝的影響非常大。植物生長的必要條件有光、溫、水、氣、肥,而在太空中給植物供水就是一項巨大的挑戰。”

      植物缺水時才需要供水,在太空中也是一樣,可是把握澆水時機卻是個技術活。“地面上可使用傳感器檢測土壤濕度,做到及時澆水;空間站受微重力影響,水珠會附著在傳感器上,導致傳感器失靈,明明基質已經缺水,傳感器卻可能還顯示水分充足。”劉紅介紹說,所以空間站澆水是先把水全部抽出來,然后進行氣水分離,最后再把水打進基質,定時進行這一整套循環操作。“這就導致雖然植物培養箱種植面積不大,配套的水泵、閥門、管道等附屬物卻是一套龐大的裝置。”

      “現在‘太空種菜’已經不是特別高技術、高難度的事了。太空種植除了供水比較麻煩,其余的光、溫、氣、肥都有較好的解決方案。”劉紅指出,目前最重要的是系統地研究清楚太空中植物生長的科學規律。以小麥為例,它在太空種植的產量跟地面上有什么區別?在太空中進行光合作用產生氧氣和吸收二氧化碳有怎樣的規律?生成物質的營養成分跟地球上有什么差別?這些都是各國科學家迫切想要探尋的問題。

      據悉,上世紀70年代起,陸續有科學家和航天員嘗試在空間站內種菜,但是由于各種原因,許多嘗試都失敗了。經過幾十年的不懈努力,俄羅斯航天員于2003年第一次吃到了在太空種出來的生菜,國際空間站2016年培育出第一朵在太空盛開的百日菊。近年來,世界各國在空間站的幾百次種植實驗,為開辟“太空菜園”打下了堅實基礎。

      太空出品果實外形口感與地球出品相似

      不過,也有網友表示擔心,在太空種的菜會受到輻射影響嗎?種出來的食物可以直接食用嗎?

      “空間站艙室內的輻射在安全值以內,太空植物也是在滿足植物生長條件下種植出來的,所以果實的顏色、外形、口感跟地球上沒有本質差異。但茄果類蔬菜的維生素C含量會更高一些,可能是艙室輻射比地球上略高,刺激了植物合成更多的抗氧化物質。”劉紅指出,事實上,太空的微重力環境和輻射環境對植物都會有影響,世界各國都還在進行持續研究。

      劉紅指出,太空種植的食物都要采集樣品。以青椒為例,其葉子、根部或者整棵植株會被冷凍起來,帶回地面進行分析。美國國家航空航天局(NASA)曾將生菜帶回地球,檢測其是否有對人體健康有害的微生物,最后證明是安全的。

      那么,把種子帶到太空直接種植,與將種子進行太空實驗后帶回地球種植,收獲的食物有何不同?

      劉紅解釋道,太空誘變育種是把種子帶到太空,讓種子暴露在外太空宇宙射線之下。宇宙射線會把大多數種子“殺死”,極少數幸免于難的種子再被帶回到地球種植。比如,我國嫦娥五號曾搭載一批種子“上天”,在“奔月之旅”歸來后,一部分水稻、苜蓿和燕麥種子已經在實驗室里出苗,對進一步的科學研究具有重要價值。不過,即使是“幸免于難”,這些種子其實大多數也已是“殘疾”。其中只有極少數會產生人類希望看到的性狀,比如曾經有“太空種子”長出了巨型南瓜。

      “太空艙內種出的植物則完全不同。空間站艙室內本身有很好的防護,所以不會導致植物產生變異。”劉紅說。

    【編輯:房家梁】

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