国际空间站辣椒丰收 什么样的植物能入选太空“菜园”

发布时间:2021-12-03 14:31:58

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  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”

  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。

  ◎本报记者 唐 芳

  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。

【编辑:房家梁】

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