不过虽然月壤不能种菜,但是在未来,如果要在外太空建立有宇航员常驻的空间站,甚至月球基地的话,那在太空种菜这件事儿就真的非常重要。吃上种植出的新鲜蔬菜不仅能让宇航员们的身体更加健康,对宇航员的心理也是莫大的安慰。想象一下宇航员们每天生活在脚不着地、上下不分的失重环境中,窗外又是一片黑暗,孤寂无比的太空,能在空间站中看见来自地面上的植物,吃上来自地球的新鲜蔬菜真是能给他们带来莫大的心灵安慰啊。
宇航员的食物因为要易于携带且营养全面,通常都搞得跟药似的,完全没有口感可言 (图片来源:NASA)
而从经济层面来看,如果能在太空中种植新鲜蔬菜,这在一定程度上就能减少一些来自地球的补给,从而大大降低物资补给的开支。毕竟发射火箭可是很贵的!从地球上发射火箭送上去几个胡萝卜,这得花多少钱啊!
一万美元一个的橙子哦!(图片来源:美剧《太空部队》)
此外,在太空中种菜也能够帮助净化空间站或太空基地中产生的废水、制造氧气,净化内部环境的空气和处理其他废弃物(便便),可以说是件一举多得的好事儿了。
事实上,如何在太空中种菜一直是人类探索宇宙过程中相当重要的一部分。所以,今天我就借着嫦娥五号成功回家的这个话题热点,来简单捋一捋人类的太空种菜史。
▼ 太空种菜绝对是技术活
在太空中种菜这件事儿,用科学一点的话来讲,指的就是所谓的“太空农业(Space Farming)”,它与我们在地球上的农业其实本质是一样的,只不过开展农业生产活动的地点换到了地球之外,这里的“地球之外”既可以是处于太空之中的空间站,也可以是在其他天体之上的太空基地。
在太空中发展农业可是相当困难,既要考虑到微重力环境对植物生长的影响,同时也必须要面对种植时所需的各种物资的短缺,例如水、二氧化碳、氮氧等。一开始科学家们都以为微重力的环境会对植物的生根发芽造成不良影响。毕竟在地球上的时候,植物的根部会顺着重力向下生长,而植物的茎则会向上。而最后的实验表明,只要给予特定方向上的光源,植物的茎叶自然会朝着光的方向生长,而根部则向反方向发展,与地面上生长出的植物没有什么区别。但是另一方面,长出来的植株会比地球上的植株明显偏小,生长速度也显著变慢。此外,在太空中培养植物必须要给予植株严格的保护,否则,太空中的强辐射将会对破坏植物的DNA,让植物变成神奇四侠(这句划掉),对植物的生长、发芽和繁殖造成影响。
这四位就是因为受到了宇宙射线的照射,产生了基因变异,才成为了神奇四侠 (图片来源:1905电影网)
在现阶段,人类还尚未在其他星球设立太空基地,在太空中的常驻行动都也仅限于国际空间站中。受限于环境条件,空间站中的所谓“太空农业”的规模也仅仅是像我们阳台花盆种菜的小打小闹。太空种菜与其说是为了增加空间站中的食物供给,更多的目的主要还是为了“太空植物学(Astrobotany)”的相关研究。
“太空植物学”这个学科是植物学(Botany)的一个次级学科,同时,它也是太空生物学(Astrobiology)和植物学的一个分支。这个学科的概念最早是由苏联宇航员和太空生物学的先驱加夫里尔·阿德里安诺维奇·蒂科夫(Gavriil Adrianovich Tikhov)于1945年首次提出,学科的研究对象既包括了在太空环境中生长的地球植物,也包括了未来有可能在其他星球上发现的外星植物(这部分有点科幻了嗷)。
想象中的外星植物 (图片来源:wikipedia)
▼ 太空种菜事业逐渐壮大
自上世纪中叶人类开始探索宇宙起,植物就一直搭乘着各种太空飞行器飞向深空。而当时美国和苏联的太空竞赛,也让两国在航天科技上都一掷千金。不过,这也让航天科技在那个时候得以快速发展,很多我们今天所使用的技术,也都是在那会儿就打下了基础。
早期的太空植物实验其实也不算是在种植,因为基本上就是把种子送上太空兜一圈,然后再回来研究宇宙中的强辐射对种子的影响。我们曾在生物课本上看到的“太空茄子”、“太空辣椒”就是这样培育出来的。
首个进入太空的有机生命体是在1946年7月6日随着美国的V-2火箭升空的一批植物种子。种子乘着火箭到达了134km的高空,不过此次的发射样本事后并没有回收。
同年同月的30日,美国再次进行了携带植物种子的发射,此次携带的是玉米种子,而这批玉米种子也是首批从太空成功返回的种子。在此次发射之后,美国方面又将黑麦和棉花的种子送入太空并回收。在之后的1971年,又有500颗树种进入太空,跟随着阿波罗14号绕月飞行后返回地球。这些树种包括火炬松、无花果、枫树等,返回地球后在与野外自然环境隔离的地点种植,并未发现有任何变化。
随着太空科技的不断进步,我们也渐渐地发展到了能真正地在太空培育植物的水平。1982年,在苏联的礼炮七号(Salyut 7)空间站中就进行了一项重要的科学实验:科学家们使用了微型温室装置,培育了几株拟南芥属的植物。这次实验生长出来的植物是人类首次在太空中成功培育出的开花结果的植物。
而在这一二十年间,各式各样的太空植物学研究也伴随着太空技术的不断发展而展开:
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