今天是植樹節(jié)，在地球上，我們通過植樹造林為地球增添綠意，而在中國空間站，航天員也在努力打造“太空菜園”，為“太空之家”增添一抹生機。為什么要在太空種植果蔬類作物？太空蔬菜種在哪里？哪些蔬菜已實現(xiàn)航天員自主種植與食用？今天，我們一探究竟。

太空種菜：既能吃

還能提供“情緒價值”

空間植物在受控生態(tài)生保系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用，可以提供食物、氧氣和凈水，吸收二氧化碳，凈化環(huán)境并緩解航天員的心理壓力。各國航天機構(gòu)先后在太空中利用不同栽培技術(shù)和方式栽培了40多種植物，廣泛開展了空間微重力環(huán)境下的植物生長特性研究，并進(jìn)行植物栽培技術(shù)和食用安全性評價，實現(xiàn)了航天員在軌食用自己培養(yǎng)的新鮮蔬菜。

△國際空間站上進(jìn)行蔬菜種植的設(shè)備Veggie

△國際空間站中種植出來的辣椒

在太空種植作物，不僅可以解決航天員的食物供應(yīng)問題，還可以研究太空微重力等特殊環(huán)境對植物生長發(fā)育、生理生化等方面的影響。我國曾先后利用衛(wèi)星、神舟飛船和空間實驗室，搭載了不同植物培養(yǎng)裝置，開展了蘿卜種子萌發(fā)，番茄和青菜開花，擬南芥和水稻開花等實驗研究。在地面實驗研究的基礎(chǔ)上，利用天宮二號開展了萵苣在軌生長實驗，驗證了空間水分和養(yǎng)分供應(yīng)等植物培養(yǎng)技術(shù)，為后續(xù)開展基于食物再生的空間植物培養(yǎng)奠定了重要基礎(chǔ)。

△航天員陳冬在天宮二號介紹太空中的植物栽培情況

2022年，科研人員在中國空間站驗證了植物再生基質(zhì)培養(yǎng)技術(shù)，先后在軌培養(yǎng)了生菜、櫻桃番茄和小麥等植物。

△中國空間站內(nèi)培養(yǎng)的小麥

打造“太空菜園”

給綠色植株建一個家

中國空間站的空間植物栽培裝置（SVCF）是通過再生栽培基質(zhì)的篩選和制備、水分/養(yǎng)分主動供應(yīng)、LED光環(huán)境調(diào)控、功能單元的模塊化設(shè)計與研制，以及系統(tǒng)集成與調(diào)試、植物全周期栽培驗證等步驟研制完成的。

△空間植物栽培裝置（SVCF）

再生栽培基質(zhì)的篩選和制備

果蔬培養(yǎng)的栽培基質(zhì)采用了植物不可食部分發(fā)酵而成的再生基質(zhì)，具有良好的吸水性能、外形可根據(jù)需求塑造、換茬時易取出且不成碎屑的特點。

△再生基質(zhì)塊

通過栽培實驗結(jié)果表明，再生基質(zhì)可以滿足不同類植物根系的生長需求，有效容納并支撐根系，在導(dǎo)水材料與植物根系之間有效傳遞水分，存儲并按需釋放果蔬植物需要的養(yǎng)分，為其提供足量的氧氣。

△再生基質(zhì)培養(yǎng)的生菜和番茄

水分/養(yǎng)分主動供應(yīng)

在水分供應(yīng)方面，SVCF的水分供應(yīng)路徑為供水袋→供水泵→供水盤→栽培杯→導(dǎo)水介質(zhì)→基質(zhì)塊→植物根系。其中，供水袋→栽培杯通過供水泵主動供應(yīng)，栽培杯→植物根系則通過毛細(xì)力傳輸。同時，采用吸水材料、棉繩和栽培基質(zhì)三級導(dǎo)水結(jié)構(gòu)有效導(dǎo)水，保證根系能接觸到足夠空氣。

△水分供應(yīng)路徑

在養(yǎng)分供應(yīng)方面，科研人員基于幾種果蔬植物養(yǎng)分需求特性和數(shù)量，按滿足果蔬一個連續(xù)采收模式下（種植60天）添加肥料量。

△控釋肥

LED光環(huán)境調(diào)控

植物對可見光的吸收主要在紅光和藍(lán)光區(qū)域。SVCF的燈板組件可提供植物生長所需的光照，采用紅、藍(lán)、白三種顏色LED燈珠，滿足了幾種果蔬類植物生長發(fā)育需求，同時提高了能源的利用率。紅光和藍(lán)光作為光合作用的能量來源，白光包含全波段可見光，可發(fā)揮其他單色光的調(diào)控作用。

△LED光源

功能單元模塊化設(shè)計與研制

SVCF系統(tǒng)組成主要由光照通風(fēng)模塊（燈板組件、通風(fēng)風(fēng)扇組件）、生長模塊（升降桿組件、遮光簾組件）、栽培盤模塊（栽培杯組件、供水盤組件等）和測量模塊組成。

△SVCF系統(tǒng)組成

光照通風(fēng)模塊

可為植物生長提供光質(zhì)、光強和光周期，同時能夠通風(fēng)散熱，促進(jìn)栽培區(qū)內(nèi)外空氣循環(huán)。

生長模塊

位于光照通風(fēng)模塊和栽培盤之間，用于調(diào)節(jié)植物和LED燈之間的距離，并為植物提供一定的封閉空間，維持一定的溫濕度。

栽培盤模塊

用于提供植物根系所需的結(jié)構(gòu)支撐與生長空間、充足的水分和養(yǎng)分等。

測量模塊

用于測量栽培基質(zhì)環(huán)境和大氣環(huán)境參數(shù)，主要由水分測量儀和二氧化碳測量儀組成，水分測量儀主要測量栽培基質(zhì)中的含水量、電導(dǎo)率和溫度參數(shù)，以此作為基質(zhì)中水分、養(yǎng)分狀況的參考和依據(jù)；二氧化碳測量儀主要在通風(fēng)停止并關(guān)閉各個對外接口時，測量密閉栽培室內(nèi)大氣中的二氧化碳濃度，以此計算一定時間內(nèi)植株的光合速率。

收獲頗豐、碩果累累的

“太空菜園”

在軌植物栽培操作主要包括裝置在軌組裝與調(diào)試、植物培養(yǎng)管理、果蔬采摘和樣品采集等。植物培養(yǎng)管理包括基質(zhì)塊裝填、水分供應(yīng)、播種、間苗、定植、追肥、授粉（番茄），以及植物換茬培養(yǎng)相關(guān)的基質(zhì)撤收等工作。

△航天員乘組在軌給植株澆水

目前，中國航天員已將SVCF安裝于空間站問天實驗艙，并在軌開展了3種生菜（“生菜王”“紅葉”“美羅”）和1種櫻桃番茄（“紅蕾”）的栽培實驗，實現(xiàn)了從種子播種到收獲的全周期培養(yǎng)，植株生長良好。

△“生菜王”生菜

△“紅葉”和“美羅”生菜

△“紅蕾”櫻桃番茄

航天員乘組全程參與生菜和櫻桃番茄的培養(yǎng)與管理，采摘并食用了生菜葉片和櫻桃番茄果實，并通過鮮活的綠色環(huán)境和適度的植物栽培操作，調(diào)節(jié)了自身情緒和心理狀態(tài)。

△航天員乘組在軌采摘并食用生菜

此外，櫻桃番茄果實收獲后進(jìn)行留種并隨飛船下行，在地面開展了櫻桃番茄種子第二代培養(yǎng)試驗，并與在軌培養(yǎng)的第一代櫻桃番茄進(jìn)行了對比分析。

中國空間站的“太空菜園”不僅為航天員提供了新鮮的食物，更為后續(xù)持續(xù)開展多類果蔬在軌培養(yǎng)技術(shù)的驗證和生產(chǎn)奠定了重要技術(shù)基礎(chǔ)。隨著在軌植物栽培技術(shù)的不斷進(jìn)步，未來航天員乘組的太空生活將更加綠意盎然，“植”得期待！

來源：央視新聞客戶端

責(zé)任編輯：王海山