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“太空菜園”迎豐收，“天宮”種菜如何實現？

點擊：作者：央視新聞來源：我們的太空微信號發布時間:2023-12-12 13:44:50

近日，神舟十七號航天員乘組采摘了“太空菜園”種植出的新鮮蔬菜，“太空蔬菜”現摘現吃、新鮮又美味，航天員同時也為新一批蔬菜培養做好了準備。那么，我們為什么要在天上種菜？太空種菜最大的難點是什么？植物在太空中的生長周期與地球上相同嗎？還有哪些動植物可以住進“天宮”里？今天我們就來看看“天宮”種菜是如何實現的！

為什么要在太空種植蔬菜等植物？

航天員種植出來的太空蔬菜，看起來新鮮又美味。那么，您是不是也有疑問，我們為什么要在太空種植蔬菜等植物呢？總結起來，主要有三個原因：

首先是利用空間實驗室平臺，可以研究太空微重力等特殊環境對植物生長發育、生理生化等方面的影響。第二個原因很實際，那就是種植的植物，可以為航天員提供食物、氧氣和水。植物可通過光合作用吸收航天員產生的二氧化碳，生產氧氣，可一定程度上凈化密閉艙室環境，獲得清新的空氣；生產食物，為航天員提供新鮮蔬菜水果，補充維生素和膳食纖維，豐富航天員食譜；此外，通過植物的蒸騰作用，還可實現密閉系統內水凈化，為航天員補充純凈的水。第三個原因就是植物可為航天員提供綠色鮮活的環境，通過照料植物可以緩解航天員壓力，正向調節航天員心理情緒。

太空“種菜”有何難點？

太空環境與地球有很大區別，在“天宮”里面種菜，有何難點呢？我們知道，植物正常生長必須具備適宜的光照、水分、養分等。航天員表示，太空“種菜”主要有兩大難點：一是失重環境下，水不容易深入根系里面。太空微重力環境會造成在植物根系周圍形成一個邊界層，水、氣無法自動分離，植物必須依賴外力才能與周圍環境進行正常物質交換。因此，水分養分供給技術是太空植物栽培的關鍵。而第二個難點是艙內沒有太陽光線照射，喜歡光照的植物不易生長。不過實驗柜里有人工光源，可以為植物提供充足的光照。

如何為太空種菜找到“土壤”？

一般概念里，要種菜必須有“土壤”，不過，在太空里，利用人工栽培基質進行培養，是植物培養的主要方式，它就相當于土壤的替代品，那么要如何為植物找到可以生長的“栽培基質”呢？

科研人員對栽培基質的選擇，從早期的離子交換樹脂、固態化瓊脂，到后來的巖棉、蛭石、蒙脫石、P土、人工燒結的陶粒等，研究人員圍繞這些基質材料，研發了多種太空植物培養水分養分供應系統。

中國航天員科研訓練中心研發的空間植物培養裝置，于2016年在“天宮二號”成功進行了生菜在軌培養試驗。這次也是我國首次在太空人工栽培蔬菜，當時并沒有讓航天員在軌食用，而是將植物采樣帶回進行生物安全性檢測。此后，科研人員還設計了一種可生物降解、能重復利用的植物栽培基質，這種基質以塊狀結構形式存在，不會脫落碎屑，而且具備良好的通氣、保肥和導水性能。

隨著科研人員不斷對栽培基質和裝置升級，神舟十四號航天員乘組在軌期間，利用植物栽培裝置成功栽培了生菜、小麥和矮稈番茄等植物，神舟十四號航天員乘組還首次實現了在軌食用種植的生菜。

失重條件下植物的根如何扎到“土壤”里？

太空里感受不到重力，在這種失重環境下，為什么植物的根能夠往下扎到培養基質里呢？

航天員解釋，空間站雖然沒有重力的引導，但是植物的根仍然會向土壤中生長，這是因為植物不僅有向重性，還有向水性。培養基質里含有充足的水分，所以類似此前種植的擬南芥和水稻種子，在萌發時就會向含有水的土壤盒里生長。同時，失去了重力帶來的空間感，植物的根和莖不能整齊地向著一個方向生長，而會呈現出比較凌亂的狀態。

新升級的“太空菜園”有什么優點？

目前，航天員在太空種植蔬果所使用的“太空菜園”裝置，是由中國航天員科研訓練中心新設計的第二代空間植物栽培裝置，新升級的“太空菜園”有什么優點？一起去看看。

總臺央視記者王曉丹：這里是空間植物培養技術實驗室，在我身邊的這一套裝置就是被稱為“太空菜園”的太空栽培裝置，跟正在空間站里運行的栽培裝置是一模一樣的，起到天地同步對照實驗的作用，植物生長所需要的光照、水分和營養在這里面可以得到科學自動化配置。跟上一代的太空栽培裝置相比較，它最大的特點是實現了輪番、多批次種植，為未來大規模的太空種植奠定了基礎。

中國航天員科研訓練中心楊潤澤：照明組件通過我們設計的合適比例的紅藍白三色光，把它的頻率和光照度調整到最佳的植物的光照條件，這個栽培杯組件是為植物的生長提供一個合適的根系空間，類似土壤的這個部分，我們叫做基質，它上行的初始狀態是一個干癟的狀態，通過航天員的在軌的補加的水，變成現在適合植物生長的一個狀態。

總臺央視記者王曉丹：那么這個基質它是可以循環使用的嗎？

中國航天員科研訓練中心楊潤澤：是的。然后植物的這個生長后，不可食的部分可以通過粉碎和壓縮，重新生成一個基質塊，這些基質塊通過航天員的注水，重新為它（植物）提供合適的生長空間。同時它中間還有一些緩釋肥，這些緩釋肥也會為這個植物提供一些養料，然后這邊它的供水組件，供給和航天員飲用的一樣的純凈水。我們目前也在進行新一代的這個植物栽培技術的研究，將植物所需要到的水分和養料直接供給到植物的根的附近，同時通過一些循環再生的裝置，把這些多余的水分和養料回收回來，盡最大的可能減少不可用部分的一些浪費，增加它可以循環的比例。

植物在太空中的生長周期與地球上相同嗎？

很多人可能還有一個疑問，那就是植物在太空中的生長周期與地球上相同嗎？太空微重力環境對植物生長發育的很多方面都會有影響。科學家通過前期的多項空間實驗發現，太空微重力環境可能會引起很多植物在太空中的生長周期發生變化。比如，航天員在天宮二號工作和生活期間，種植的生菜和地面的生長周期都差不太多，而同樣在天宮二號里搭載的擬南芥，生長得就比地面緩慢，但存活的時間更長。

還會有哪些動植物要住進“天宮”里？

除了此前已經在太空開展種植的生菜、小番茄、擬南芥和水稻，還會有哪些動植物可以住進“天宮”里呢？科學家表示，除了植物以外，空間站里還可以養殖斑馬魚、線蟲等生物。在這里，科學家可以根據不同生物適宜的生長環境，對光照、溫度等條件進行控制，同時，自動觀察裝置還可以定期給它們拍照、錄視頻，記錄它們在太空的生活狀態，讓地面的科學家知道它們發育得好不好，觀察它們在太空是否住得習慣。