植物工厂步入“深空”,专家看好其于航天应用前景

北京时间11月18日14时14分许,搭乘2名中国航天员景海鹏和陈冬的神舟十一号载人飞船返回舱,在内蒙古四子王旗主着陆场区顺利着陆。

景海鹏和陈冬此次在天宫二号空间实验室工作生活了30天,在太空停留33天,创造了中国航天员太空驻留时间的新纪录。在这一个多月的时间里,航天员们进行了多项实验,还创造了不少“第一次”,其中包括首次在太空人工栽培蔬菜 。

每天至少花10分钟来照料生菜

天宫中的宇航员,此次上天有一项“种菜”的任务。景海鹏和陈冬将在30天的时间里,栽培生菜这一生活中十分常见的蔬菜。

中国航天员科研训练中心环控生保研究室副研究员王隆基介绍:“选择栽培生菜有以下几个原因:一是生菜的生长周期是一个月,这一次在轨时间恰好是30天;二是生菜在地面上的种植技术比较成熟;三是生菜可食用,在后续的在轨实验中可以作为食材;四是生菜是比较常见的植物,有利于进行科普宣传。”

11月11日这天,景海鹏和陈冬主要做了一些常规照料工作,包括检测栽培基质的含水率、养分含量,灯光照射以及用注射器往基质推入空气。他们会利用一个仪器检测含水率,如果显示指数低,就说明需要给生菜浇水了。注入空气是为了让生菜的根部呼吸到新鲜空气,有利于植物的成长。景海鹏在日记中写道:“我们就像是太空的‘农民’,每天至少都要花10分钟的时间来照料生菜。”

另外,在太空种生菜使用的基质和地面的土壤不同,太空中用的是蛭石。王隆基说,蛭石是一种矿物质,它的吸水性非常好,水分在其中传导非常均匀;另外它密度小质量轻,便于携带上天。

植物栽培从宇航员进入组合体的第二天就已开始,他们首先需要安装栽培装置,就像搭积木一样,把装置的各个部件组装成一个白色箱体。王隆基介绍:“白色装置的固件是3D打印的,都是尼龙性材料,比较轻便,白色和绿色形成了一个鲜明的对比,视觉效果也很好。”

接着就是浇水、播种、铺保鲜膜等工作。在进入组合体的第五天早上,种子发芽了。景海鹏在日记中写道:“当时我和陈冬兄弟都非常高兴,第一时间把这个好消息告诉了地面工作人员。我们拍了很多照片,还跟生菜芽合影留念。”

种子发芽后,航天员会把安装在白色装置顶端的灯打开,给生菜提供光照。灯光是由红、蓝、绿三种颜色组合而成的,主要偏红色。王隆基说,生菜对红光吸收效率非常高,在红光照射下生长得很好;采用绿光是因为它照射到生菜叶上,视觉效果非常好;蓝光则是对植物形态舒展具有较强作用。

生菜进入成长期后,在光照的作用下,就开始变绿了。景海鹏写道:“到今天为止,在我们亲手照料下的生菜,已经长得很好了。我们看着它们一天天成长,很有满足感。”

“下周二,是我们在轨种植蔬菜的最后一天,到时候我们会进行植物采样,把生菜的叶子和根茎剪掉,放到低温储蓄装置中,再把它们带回。”景海鹏写道。

王隆基说:“这次是我国首次在太空人工栽培蔬菜,暂时不让航天员食用。我们要把植物采样带回来,进行生物安全性检测。只有检测合格后,我们才会在下次实验中考虑让航天员食用栽培的蔬菜。在轨植物栽培技术,是未来长期太空载人活动、深空探测等必不可少的一项技术,将来我们还会做其他物种的大面积栽培实验,通过几轮实验,逐步掌握植物在太空生长的规律,便于以后在空间站种植种类更多、面积更大的植物。”

植物工厂对航天事业意义重大

“现在飞船、近地轨道空间站等生命保障系统是基于携带式、物理化学式系统,无法支撑今后长时间远距离载人深空探测的生命保障需求,要支持这样的任务必须有一个新的生命保障系统,我们叫做生物再生生命保障系统。”北京航空航天大学环境生物学与生命保障技术研究所所长、月宫一号总设计师刘红教授介绍。

据了解,生物再生生命保障系统是由植物、动物、微生物组成一个人工生态系统,人所需要的氧气、水和食物可在这里循环再生。

“这样一个生态系统里最核心的单元就是植物栽培单元——也就是太空植物工厂。”刘红说,因此植物工厂在今后载人深空探测中会有非常大的应用前景。

除此之外,长期的载人飞船以及近距离轨道空间站,使得航天员长时间远离地球的绿色生存环境,会对航天员的心理造成很大的压力,情绪也会受到影响,从而影响工作效率。

“如果在空间站能有一个植物的栽培空间,不仅让航天员能够看到绿色,而且还可提供一些绿叶蔬菜,对舒缓航天员心理也是有非常大价值的。”刘红表示,绿叶蔬菜的长期保存对其品质是会有影响的,尤其是对口感的影响明显,所以植物工厂对于航天事业来说意义重大。




来源:人民网、科学网

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