近日,，神舟十七號航天員乘組采摘“太空菜園”種植出的新鮮蔬菜畫面出現(xiàn),，“太空蔬菜”現(xiàn)摘現(xiàn)吃,，看上去新鮮又美味,，航天員同時也為新一批蔬菜培養(yǎng)做好了準備。那么，我們?yōu)槭裁匆谔焐戏N菜?太空種菜最大的難點是什么?今天，我們就來看看“天宮”種菜是如何實現(xiàn)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?yōu)槭裁匆谔辗N植蔬菜等植物呢?總結(jié)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(huán)境對植物生長發(fā)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(chǎn)生的二氧化碳，生產(chǎn)氧氣,，可一定程度上凈化密閉艙室環(huán)境,，提供清新的空氣;生產(chǎn)食物，為航天員供應新鮮蔬菜水果,，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(xiàn)密閉系統(tǒng)內(nèi)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(huán)境,，通過照料植物航天員的壓力可以得到緩解，起到正向調(diào)節(jié)航天員心理情緒的作用,。
太空“種菜”有何難點?
植物正常生長必須具備適宜的光照,、水分、養(yǎng)分等,，而太空環(huán)境與地球有很大區(qū)別,。航天員表示，太空“種菜”主要有兩大難點：一是失重環(huán)境下,，水不容易深入根系里面,。太空微重力環(huán)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(huán)境進行正常物質(zhì)交換。因此,，水分養(yǎng)分供給技術是太空植物栽培的關鍵,。而第二個難點是艙內(nèi)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(zhì)是植物培養(yǎng)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(zhì)”呢?
科研人員對栽培基質(zhì)的選擇，從早期的離子交換樹脂,、固態(tài)化瓊脂,，到后來的巖棉、蛭石,、蒙脫石,、P土、人工燒結(jié)的陶粒等,，研究人員圍繞這些基質(zhì)材料,，研發(fā)了多種太空植物培養(yǎng)水分養(yǎng)分供應系統(tǒng)。
中國航天員科研訓練中心研發(fā)的空間植物培養(yǎng)裝置,，于2016年在“天宮二號”成功進行了生菜在軌培養(yǎng)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(zhì),，這種基質(zhì)以塊狀結(jié)構(gòu)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(zhì)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,，還首次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(huán)境下,，為什么植物的根能夠往下扎到培養(yǎng)基質(zhì)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(yǎng)基質(zhì)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(fā)時就會向含有水的土壤盒里生長,。不過，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(xiàn)出比較凌亂的狀態(tài)。
新升級的“太空菜園”有什么優(yōu)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。跟上一代的太空栽培裝置相比較,，它最大的特點是實現(xiàn)了輪番,、多批次種植，植物生長所需要的光照,、水分和營養(yǎng)在其中可以得到科學自動化配置,，未來大規(guī)模的太空種植由此獲得了重要基礎。目前,，科研人員也在進行新一代的植物栽培技術研究,，該技術可以將植物所需要到的水分和養(yǎng)料直接供給到植物的根的附近，同時通過一些循環(huán)再生的裝置,，把這些多余的水分和養(yǎng)料回收回來,，盡最大的可能減少不可用部分的一些浪費，增加可以循環(huán)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(huán)境對植物生長發(fā)育的很多方面都會有影響,?？茖W家通過前期的多項空間實驗發(fā)現(xiàn)，太空微重力環(huán)境可能會引起很多植物在太空中的生長周期發(fā)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(jīng)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(yǎng)殖斑馬魚、線蟲等生物,。在這里,，科學家可以根據(jù)不同生物適宜的生長環(huán)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(tài)，讓地面的科學家知道它們發(fā)育得好不好,，觀察它們在太空是否住得習慣,。
太空“瓜果蔬菜”回到地球長得怎么樣?
在植物種植方面，太空育種早已不是什么新鮮事,，此前經(jīng)過太空育種的瓜果蔬菜,，回到地球長得怎么樣呢?我們再到海南航天育種中心去看看。
在海南航天育種中心,，育苗溫室里繁育的“太空蝴蝶蘭”正在盛放,。種植基地里還有一大批經(jīng)歷過“太空旅行”的太空種子繁育出來的蔬菜，如太空番茄,、太空黃瓜等,。
太空育種也叫空間誘變育種，是我國主要的航天任務之一,。它是將農(nóng)作物種子或試管種苗通過航天器送到太空,，利用太空特殊的、地面無法模擬的高真空,、宇宙高能離子輻射,、宇宙磁場、高潔凈的環(huán)境誘變作用,，使種子產(chǎn)生變異,，返回地面后再經(jīng)過至少4代選育，篩選出攜帶新性狀的新種子,、新材料,，培育新品種。
2013年以來,，海南航天育種中心從航天引種實驗中,，篩選出適合海南氣候、土壤的航天瓜果蔬菜和花卉品種,，培育種植,，并在海南部分市縣及島外多個省市進行了推廣種植,。
