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如何在太空中種植、澆灌植物?

如何在太空中種植、澆灌植物?

人類已經在國際空間站(ISS)上持續存在了20多年。這是我們在長期太空飛行中執行時間最長、最全面的實驗。但是,國際空間站要持續提供食物、水和氧氣等消耗品,因此宇航員在很大程度上還是要依賴於地球。如果,人類要長期在太空生活和工作,我們必須學會更加自力更生 —— 這意味著在太空中種植糧食。

考慮到這一點,美國宇航局格倫植物水管理(PWM)專案一直在努力研究,為在國際空間站上生長的植物提供水和通風的最佳方式。以前的實驗已經證明,植物可以在太空中生長,但微重力條件並不理想。

如何在太空中種植、澆灌植物?

上圖:太空植物光照試驗。

有證據表明,太空使植物更容易受到微生物的汙染。2015年在國際空間站上種植的百日菊部分被真菌殺死。宇航員斯科特·凱利(Scott Kelly)的悉心照料挽救了一些植物,他對剩下的百日菊加倍呵護,使它們逐漸恢復了健康。

實際上,在微重力環境下,園藝面臨的另一個重大挑戰是,植物的根系表現與地球上不同,在給植物輸送水分方面帶來了意想不到的挑戰。正是這個問題,PWM專案希望解決。

有兩種常見的方式將水輸送到根部。第一,就像地球上大多數農業一樣,是透過一箇中介來傳遞:土壤。第二種選擇是水培法,直接在水中種植植物。

如何在太空中種植、澆灌植物?

上圖:宇航員邁克·霍普金斯在國際空間站上進行水培實驗。

為了測試這些方法的有效性,PWM團隊向空間站運送了人造植物。這些泡沫、毛氈和海綿製品模擬了真實植物的根系和蒸發率(他們並沒有大量使用這些東西來延長實驗的保質期)。模擬的植物被用果汁而不是水來“澆水”,這樣就更容易看到液體被吸收,併為“植物”提供有用的營養和糖分。

該專案的關鍵要求之一是,水輸送系統需要在植物的整個生命週期中都有效,從種子到葉子。如果一株植物在萌芽期(或之後的任何時候)死亡,它就不能收穫,所以研究人員需要考慮到每一個生命階段。

PWM專案在四月初結束了在國際空間站上的實驗。結果還有待揭曉,但該團隊計劃在未來進行進一步的實驗,以進一步完善他們的種植技術。

如何在太空中種植、澆灌植物?

上圖:我國的太空植物栽培試驗。

PWM專案只是太空植物科學漫長曆史中最新的一個。1982年,蘇聯Salyut-7空間站上的擬南芥(一種與捲心菜和芥菜有親緣關係的植物)成為第一種在軌道上完全生長的植物(1966年,蘇聯的一項更早的實驗成功地在太空中萌發了種子)。

從那時起,在空間站上種植了各種各樣的植物,包括萵苣、唐萵苣、蘿蔔、白菜、豌豆、向日葵和前面提到的百日菊。其中一些用於研究,其餘的直接變成宇航員的午餐。

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