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希望建立起小小的“太空温室”

2019-02-03 12:57      点击:

  在人类进入太空时代的开始,研究人员就试图探究植物能否在零重力环境下生存。这项研究的主要驱动力一方面出于对科学的好奇心,而另一方面也是非常重要的一点,是科学家们认识到,在长时间的太空任务中不能只依赖于带上天的加工食品,种植新鲜水果和蔬菜更加有利于航天员的健康,而且可以降低带上天的食物成本。不止如此,如果植物能够在太空生存,还有更多的可以利用的方面,例如植物可以消耗二氧化碳并产生氧气,同时还能净化有污染物存在的空气。

  在太空种植植物,还有着更大的意义。航天员在太空生活离不开氧气、食物和水,目前这些物资几乎全是发射飞船送入太空的,非常昂贵。在太空多栽培植物可以产生更多的氧气,同时也可以培育蔬菜,达到自给自足,甚至可以在空间站驯养动物,作为肉食来源。这些不仅可以降低航天员在太空生活的成本,随着技术发展成熟,可能还会对人类进入太空中长期生活具有重大意义。

  太空中的失重、宇宙射线等因素都会对植物的生存、发育、衰老和变异产生独特的影响。科学家们会针对这些因素在太空进行进行科学实验研究,观察太空微重力、充满太阳射线和宇宙射线的宇宙环境对细胞和植物生长的影响,观察不同光周期植物的生长发育和代谢活动,认识重力和光周期在高等植物开花调控中的作用机制等等。

  人类对宇宙的探索之旅伊始,航天飞行便不断携带植物或种子上天,用于生物学研究。空间站诞生之后,在空间站培育植物生长、开花的实验也已开展过多次。

  那么,人类是从什么时候开始把植物、或者还未长成植物的种子作为宇宙飞行的同伴,带到广阔无垠的太空中的呢?

  1946年,美国发射的V-2火箭,把“特别开发的种子菌株”带到了距地面134千米的高空,这也是最早前往宇宙空间的生物,不过这些样本并没有回收;1946年,玉米种子也上了天,而且成功回收,接着是黑麦和棉花的种子。1957年,苏联的SPUTNIK系列卫星开始进行卫星上的生物实验,小球藻和各种种子开始搭乘卫星遨游太空。1961年发射的世界上第一艘载人飞船东方一号(VOSTOK)就带上了小球藻与伟大的航天员加加林作伴。

  实际上,各种航天器都或多或少肩负携带植物的“使命”,有很多航天器携带活的植物上天,不过植物通常都死掉了。1971年,阿波罗14号宇宙飞船(Apollo 14)甚至带着500粒树的种子,绕着月球飞了24圈,又把它们带回来种在了地球上。

  植物能够在太空中生长吗?带着这个问题,科学家们开始尝试在宇宙中培育植物生长。

  1977年,前苏联发射的“礼炮6号”(Salyut 6)宇宙空间站上开始搭载了植物栽培试验装置,希望建立起小小的“太空温室”。航天员们把郁金香球茎种植在一种能产生人造重力的小离心机里,报告说植物活了下来,并且生长情况良好。据报道,经过类似方法培育的洋葱也长得不错。1980年,“联盟 37号”飞船的航天员来到该太空站工作时,还曾经试着在“太空温室”里培植兰花。

  但是,兰花的培养可谓一波三折!从实验报告来看,尽管航天员们带到“礼炮6号”的郁金香已经是有了花苞,一副很容易就开花的样子,但这些花并没有绽开,仅仅是植株在生长。更让人伤心的是,虽然带来的兰花一些本身已经是开放的了,但几乎立刻是“香消玉殒”。不过植株本身倒是长得健健康康,不仅长着叶子,还有气生根(气生根是植物茎上发生的、生长在地面以上的、暴露在空气中的不定根,能起到吸收气体或支撑植物体向上生长的作用,还能够吸收和保持水分)。这些 “兰花”在“礼炮6号”上生长了6个月,最后仍然没有开花,这实在让航天员们沮丧。

  不过,科学家们并没有气馁,开始埋头继续捣鼓离心机。1982年,在“礼炮7号”上的“太空温室”中,兰花在人造土壤里长势良好,并最终开了花,实现了从种子到种子的过程。实验员认为,开花与否应该还是与重力问题息息相关。

  让我们来欣赏一下在太空中生长出来的绿色生命吧。

  1996年9月:航天员Shannon Lucid在欣赏和平号上发芽的小麦。

  2003年3月:空间站上的豌豆芽。

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