中國空間站里都種過啥?
中國空間站(天宮系列)已成功種植多種植物,主要包括:
?生菜?:2022年首次在天宮二號實(shí)現(xiàn)從種子到種子的全生命周期培養(yǎng),后續(xù)在問天實(shí)驗(yàn)艙多次播種。 ?
?櫻桃番茄?:2022年在天宮二號完成生長實(shí)驗(yàn)。 ?
?小麥?:2022年在天宮二號驗(yàn)證了小麥在軌生長,完成從種子到種子的全周期實(shí)驗(yàn)。 ?
?水稻?:2022年完成水稻植株培養(yǎng),觀察到典型“吐水”現(xiàn)象。 ?
?擬南芥?:在天宮二號進(jìn)行生長實(shí)驗(yàn)。 ?
?胡蘿卜?:2025年10月在問天實(shí)驗(yàn)艙新播種,初長成。 ?
?甘薯?:2025年7月由航天員宋令東透露已成功種植,塊根飽滿。 ?
最近,航天員宋令東透露,我國“太空菜園”有了“新成員”,那就是甘薯,而且長勢非常好,塊根飽滿,令人驚喜??紤]到甘薯營養(yǎng)豐富,還有藥用價值,科研人員正研究在太空中改良培育它,為長期“天上出差”的中國航天員提供全新的佳肴。
在太空中培育各種農(nóng)作物,努力探尋科學(xué)奧秘,提高產(chǎn)量,改良品種,屬于“不太新鮮的前沿學(xué)科”,迄今人類已經(jīng)積極實(shí)踐了大半個世紀(jì)。
航天員在中國空間站內(nèi)種植的生菜長勢喜人
第一批進(jìn)入太空的農(nóng)作物是玉米種子。1946年,美國使用V-2導(dǎo)彈改造的探空火箭,運(yùn)送玉米種子飛越卡門線。隨后,黑麥、小麥、水稻、大豆等農(nóng)作物的種子或植株紛紛隨衛(wèi)星、飛船遨游太空。
進(jìn)入空間站時代,太空種植業(yè)務(wù)有了更大的場地、更充足的時間,科研成果也更加豐富多彩。
20世紀(jì)80年代,蘇聯(lián)和保加利亞研制出全世界首個功能完整的空間植物培育設(shè)施。它在90年代初被送上和平號空間站,培育蘿卜白菜。后來,美國加入這個項(xiàng)目,實(shí)現(xiàn)了完整的小麥“種子到種子”的生命周期培育。該設(shè)施的改進(jìn)型又在和平號空間站內(nèi)培育了更多種類的麥子、油菜、萵苣等。
國際空間站的配套設(shè)施更加完善,“太空菜園”不僅培育出更多種類的農(nóng)作物,包括不同類型的生菜、大白菜、水芥、甘藍(lán)、百日菊等,更積極支持辣椒、蘿卜、西紅柿等家常菜在太空中生長。
有趣的是,各國航天員將這類太空種植項(xiàng)目戲稱為“即摘即食的沙拉作物實(shí)驗(yàn)”,不但遵循科研方法,研究農(nóng)作物生長,還親自“測試”它們的口感和營養(yǎng)價值。曾有航天員將太空培育出的辣椒添加到用牛肉、復(fù)水番茄、洋薊制作的玉米卷餅中,一口咬下,味道相當(dāng)不錯。
國際空間站上的航天員將他們種植的辣椒放在玉米卷餅中品嘗
我國空間站同樣正在進(jìn)行多種農(nóng)作物種植實(shí)驗(yàn),航天員不時可以品嘗“新鮮的勞動成果”。據(jù)公開資料顯示,“天宮”的栽培裝置先后開展了生菜、西紅柿、擬南芥、水稻等種植研究,在國際上首次完成水稻“從種子到種子”全生命周期空間培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)。
那么,相比科幻作品暢想的“太空農(nóng)場”,空間站上的“太空菜園”還需要在哪些方面努力改進(jìn)升級呢?外界結(jié)合當(dāng)前公開的太空培育植物設(shè)備分析,認(rèn)為它們至少還需要實(shí)施3項(xiàng)關(guān)鍵改進(jìn)舉措。
第一,栽培基質(zhì)有必要進(jìn)一步改善。在傳統(tǒng)觀念中,種菜離不開土壤。但在太空微重力環(huán)境中,主要使用栽培基質(zhì)來替代土壤。早期栽培基質(zhì)是離子交換樹脂,后來改用蒙脫石、巖棉、特殊燒結(jié)的陶粒等。
總體來說,性能更先進(jìn)、配置更完善的栽培基質(zhì)有助于植物通氣保肥,使太空培育更“復(fù)雜”的農(nóng)作物成為可能。因?yàn)檫@些植物的根系多向生長,更容易扎入不斷改良的栽培基質(zhì),養(yǎng)分吸收率和存活率更高。
第二,系統(tǒng)自動化水平還需提升。太空培育植物設(shè)施是一個復(fù)雜系統(tǒng),在國際空間站上,其體積大致相當(dāng)于一個行李箱,設(shè)有超過180個傳感器,全面控制裝置內(nèi)部的溫度、濕度、二氧化碳濃度等參數(shù),但仍有一些控制變量需要航天員手動操作,耗費(fèi)精力不少,失誤也在所難免。
未來,想要在太空中快速規(guī)?;耘噢r(nóng)作物,提升設(shè)施自動化程度是至關(guān)重要的。
更進(jìn)一步,科研人員和航天員可以針對不同農(nóng)作物的生長習(xí)性,調(diào)試設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)化培育流程,以便收獲更多豐富食材。
第三,增加太空種植農(nóng)作物的種類。人類已逐步掌握在微重力環(huán)境中培養(yǎng)番茄、生菜等“復(fù)雜”農(nóng)作物的技巧,而“復(fù)雜”往往意味著營養(yǎng)豐富、口感美味。隨著相關(guān)設(shè)施和空間站供給能力升級,擴(kuò)大“太空菜園”成員范圍已初步具備條件,甘薯算是“探路者”。
中國空間站里的太空栽培裝置
或許有人會產(chǎn)生疑惑:在空間站、未來外星球基地中,消耗寶貴的水和物資,培育農(nóng)作物,真的比從地球運(yùn)送高能量食品更劃算嗎?換句話說,太空種植有望為載人航天和外星球探索任務(wù)提供哪些幫助?
外界認(rèn)為,如果人類想要長期在太空生活工作,在遙遠(yuǎn)的外星球上建站駐扎,甚至進(jìn)化成科幻作品暢想的“多行星物種”,那么大幅降低依賴從地球補(bǔ)給特定食物,盡量實(shí)現(xiàn)自給自足,將是大勢所趨。
一方面,貨運(yùn)飛船攜帶的預(yù)包裝食品中,維生素會隨著時間推移而分解消耗,航天員攜帶的復(fù)合維生素也不足以在較長的時間內(nèi)滿足需求,一旦不能及時收到補(bǔ)給,很可能引發(fā)健康隱患。隨著飛上太空的人越來越多,在軌時間越來越長,特別是外星球載人任務(wù)被提上日程,不排除這類隱患會越來越嚴(yán)重,而“太空菜園”的新鮮收獲將發(fā)揮更大的作用。
另一方面,太空種植培育生命,可以為航天員營造出更濃厚的“地球氣息”,有助于調(diào)節(jié)情緒,改善心理健康,提高工作效率。
換個角度來看,綠色植物已成為地球的“標(biāo)簽”,而太空種植技術(shù)未來將幫助地球生命擴(kuò)散到更廣闊的宇宙空間,同樣是人類文明向太空演化的重要組成部分。