一直以來，國(guó)際空間站上宇航員吃的主要是脫水、冷凍干燥的食物，這些食物不僅味道不敢恭維，且運(yùn)送成本極為高昂。“肉疼”又體恤民情的美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)開始嘗試在太空種植蔬菜，終于在2015年8月讓宇航員首次吃到了生長(zhǎng)在國(guó)際空間站的新鮮生菜。
這是NASA“蔬菜生產(chǎn)系統(tǒng)(Veggie)”的成果，嘗到“甜頭”的NASA近日將該實(shí)驗(yàn)升級(jí)到“高級(jí)植物棲息地(APH)”系統(tǒng)，希望借此一方面為宇航員提供更多美味蔬菜;另一方面更進(jìn)一步 研究 植物在外星環(huán)境下的生長(zhǎng)情況，為更漫長(zhǎng)而艱辛的火星之旅做準(zhǔn)備。
在火星種出新鮮生菜
由于NASA在太陽(yáng)系空間走得越來越遠(yuǎn)，滯留時(shí)間越來越長(zhǎng)(尤其是漫長(zhǎng)且雄心勃勃的火星之旅)，宇航員在太空中種植蔬菜的能力變得日益重要，在太空環(huán)境種植植物也成為NASA一直以來的優(yōu)先發(fā)展目標(biāo)，如果成功，將能省下一大筆經(jīng)費(fèi)。
國(guó)際太空站自2015年5月起開始Veggie實(shí)驗(yàn)，當(dāng)年8月，4名宇航員就培育出了完全在太空中生長(zhǎng)的生菜并進(jìn)行了食用，這宣告了人類可以在微重力環(huán)境下培養(yǎng)出蔬菜，對(duì)人類進(jìn)軍宇宙具有突破性的意義。
而且，令人驚訝的是，這些生菜的根并不像人們想象的那樣隨意亂伸，而是有規(guī)律地向特定方向生長(zhǎng)，這一點(diǎn)應(yīng)該得益于生物基因工程取得的突破。
讓宇航員的菜單更豐富
Veggie系統(tǒng)的成功給了科學(xué)家極大的鼓舞，他們更進(jìn)一步提出了APH項(xiàng)目。
據(jù)美國(guó)消息，近日，一架“大力神5(Atlas V)”號(hào)火箭從美國(guó)卡納維拉爾角空軍基地發(fā)射升空，火箭上搭載有給國(guó)際空間站的供給和科學(xué)設(shè)備，其中就包括一款迷你冰箱大小的實(shí)驗(yàn)設(shè)施——APH系統(tǒng)。NASA希望能借助這一平臺(tái)，在國(guó)際空間站上培育出更多蔬菜和其他植物，豐富宇航員的菜譜。
與Veggie系統(tǒng)相比，APH項(xiàng)目使宇航員能更好地控制培育室內(nèi)的內(nèi)部環(huán)境，包括氧氣和營(yíng)養(yǎng)物水平，甚至可測(cè)量植物個(gè)體葉片的溫度。APH為植物配備了更為明亮的LED燈，包括能發(fā)出白光和紫外線的發(fā)光二極管，其產(chǎn)出可能是Veggie系統(tǒng)的4倍。
衛(wèi)斯理大學(xué)植物學(xué)教授克里斯·沃爾弗頓表示，類似APH這樣的實(shí)驗(yàn)將成為重要的測(cè)試場(chǎng)，開發(fā)最適合在外星培育蔬菜的技術(shù)。他目前已獲得NASA資助，正在對(duì)國(guó)際空間站上的植物重力感應(yīng)進(jìn)行深入 研究 。
沃爾弗頓接受采訪時(shí)表示：“宇航員維持基本生活所需的食物可以從地球上帶往國(guó)際空間站或其他地方;但植物，尤其是綠葉蔬菜，富含各種微生物和微量元素，對(duì)宇航員保持健康非常重要。”
APH為火星旅行做準(zhǔn)備
當(dāng)然，APH項(xiàng)目并不只是為了豐富宇航員的餐桌。這一系統(tǒng)配備有很多傳感器和照相機(jī)，主要目的是監(jiān)測(cè)植物的生長(zhǎng)情況，并提供關(guān)于植物如何適應(yīng)非陸生環(huán)境的信息?？茖W(xué)家認(rèn)為，微重力、輻射以及其他太空因素可能會(huì)以意想不到的方式影響有機(jī)物的生長(zhǎng)，他們希望獲得更多此方面的信息。
沃爾弗頓解釋稱：“在微重力環(huán)境培育植物遇到的一個(gè)主要問題與水的分布有關(guān)。在微重力環(huán)境下，水一般容易形成水滴而非流過生長(zhǎng)基座。當(dāng)這些液滴在植物組織周圍形成時(shí)，可能會(huì)影響局部的‘水流情況’，讓植物無法有效地呼吸氧氣。”
在第一期實(shí)驗(yàn)“植物棲息地1(PH1)”中，科學(xué)家們選擇擬南芥和矮桿小麥這兩種不同植物的種子來測(cè)試新設(shè)備的性能。如果一切按計(jì)劃進(jìn)行，擬南芥將成為第一期實(shí)驗(yàn)的主要農(nóng)作物。
維拉諾瓦大學(xué)的愛德華·吉南表示，科學(xué)家最終希望宇航員能借助APH系統(tǒng)和其他類似系統(tǒng)，確定植物在非地球環(huán)境下生長(zhǎng)的可行性，種植出更大且營(yíng)養(yǎng)更豐富的植物，最終為火星探測(cè)計(jì)劃做好準(zhǔn)備。
吉恩對(duì)此解釋說：“火星上的光照只有地球上的50%，缺少光照且不友好的火星土壤對(duì)蔬菜種植提出了更大的挑戰(zhàn)，但沒有此類實(shí)驗(yàn)，我們無法知道地球上的蔬菜對(duì)火星環(huán)境的反應(yīng)。在國(guó)際空間站上進(jìn)行的APH實(shí)驗(yàn)有望讓我們發(fā)現(xiàn)那些最適合在外星環(huán)境種植的植物和蔬菜。”
據(jù)報(bào)道，APH實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目經(jīng)理布萊恩·奧納特也認(rèn)為：“科學(xué)家可借助在太空培育和種植蔬菜，了解更多有價(jià)值的信息，從而能在地球軌道之外甚至前往火星的旅程中種植出更多食物。”
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