太空農業五問

拉達驗證蔬菜生產單位實驗迄今已經開展了十多年，通過使用一個非常簡單的類似於溫室的環境，由電腦控制光與水的標準進行種植研究。

美國宇航員斯科特·凱利和日本宇航員油井龜美品嘗著生菜，“真酷！好吃！

綠葉生菜已被成功種植，並上了宇航員的太空餐桌。

【亞太日報訊】“這是個人的一小口，卻是人類的一大口。”在國際空間站內，美國宇航員斯科特·凱利和日本宇航員油井龜美品嘗著生菜，“真酷！好吃！太新鮮了”。

近日，美國國家航空航天局（NASA）公佈了一段視頻，宇航員首次品嘗了自己在太空種植的紫葉生菜，美國航天局多了一份自信，“這是歷史時刻，這讓我們距離飛向火星又近了一步”。

幾十年來，NASA和其他機構一直在太空中試驗種植農作物，但此前種出的農作物不會給宇航員吃，而是送回地球進行檢測。如今，正在國際空間站執行任務的6名宇航員們首次享受到了自己的勞動果實。

這些菜是怎麼做出來的？種植中出現的失重等問題是怎麼被克服的？這些蔬菜除了吃，還有哪些特殊功能呢？這些是普通人最想知道的問題，當然了，我們更想知道，這些太空蔬菜啥時候能到普通人的餐桌上？

1、這些菜是怎麼種的

生菜、豌豆、蘿蔔，這些最常見不過的蔬菜了，在太空中，是在一個“太空花園”裡培育出來的，有特殊的灌溉系統，有特殊的光照蔬菜的種子由“龍”號宇宙貨運飛船送入空間站，由軌道科技公司與甘迺迪航太中心合作開發的“素食者”（Veggie）植物種植系統培育。該套系統使用的能量比傳統的植物照明系統要少60%。

據NASA官網報導，這些蔬菜生長在一個特殊的“蔬菜盒子”裡，每個盒子重約7公斤，可折疊或拉伸。宇航員將蔬菜種子撒在由土壤和化肥組成的墊層上，用於生根發芽。由於在太空不能給蔬菜澆水，所以墊層底部設有特殊的灌溉系統。

這些蔬菜於7月8日種下，在Veg-01種植室中，蔬菜受到紅、綠、藍三種LED光的照射。紅光和藍光對光合作用來說非常重要。綠光雖然可有可無，但出於外觀的考慮，工程師們決定加上綠光。

NASA研究未來生活及活動的首席科學家維勒說，紅生菜、番茄和藍莓這類含有抗氧化劑的食物將有可能改善宇航員的情緒，以及有效地抵禦太空輻射。

在太空種植蔬菜需要一系列特殊技術，不少科研機構、太空技術公司都曾進行相關探索。如利用發光二極體溫室照明技術，不僅可以節省能源，還能用可變光來滿足某些植物在特定生長階段的需求。

提及太空蔬菜，就不能不提一項被稱為“拉達驗證蔬菜生產單位——植物、協定、規程和要求”（Lada Validating Vegetable Production Unit——Plants, Protocols, Procedures and Requirements）的實驗。

該實驗迄今已經開展了有十多年，它通過使用一個非常簡單的類似於溫室的環境，由電腦控制光與水的標準來進行研究。實驗總共有4個主要目標，分別是研究在太空種植的蔬菜能否安全地被食用；什麼類型的微生物可能生長在植物上，以及如何在飛行器發射前降低微生物對硬體的威脅；如何在豐收後清洗或清潔蔬菜；相比培育所需要的資源，如何進一步優化產量。

自2002年起，拉達溫室就被用於空間站內的連續植物生長實驗，至今已經發表了15個不同培育模組，並且先後進行了20種不同的植物生長實驗。最近的“作物”是一種叫Mizuna的日本生菜，已經在4月登上發現號太空梭返回地球，這也是第一次有兩個實驗組通過使用不同化肥和處理來同步對比植物的生長情況。“這樣做是為了在太空環境確認靜態測試的結果，證明減少用水量和鹽堆積能夠在太空中種植出更加健康的植物。”托帕姆坦言。

這項實驗充分利用了它的一大優勢，即太空動力學實驗室和俄羅斯的莫斯科生物醫學問題研究所此前締結了一份20年的合作協定，不僅是實驗室和生物醫學問題研究所，還有NASA和俄羅斯聯邦航天局，都能夠通過實驗來使各自的國家太空計畫受益。

“在未來，宇航員能夠在長時間遠離地球的情況下在太空自己種植食物。”托帕姆說，“我們現在獲得種植經驗令我們在未來得以向更遠的距離進行探索。”

2、種這些菜有多難

首先要克服失重，要防止太空污染，滿足植物光照需要時，還要保持太空艙內能量平衡地面上的農業生產系統需要在能源再生和資源整合管理上有所提升，相比較太空農業而言，地面上的做法顯然不適合在飛船內進行種植作業。

太空中開展農業生產，最大挑戰在於重力環境的變化；其次是將大量使用到機器人技術，機器人會代替宇航員進行種植等作業；第三是可持續化問題。

這些因素說大不大，說小也不小，它們正影響著太空中植物的生長。

2010年當研究人員將植物送進國際空間站，最先面臨到的問題就是如何在失重的環境下令植物的根系成熟。“重力在植物生長中的作用很好理解。”植物遺傳學家保羅·基因斯維爾表示，“不那麼好理解的是，植物要如何應對一個去除了重力的環境。”

大多數植物在地球上都能夠獲得大量的自然光線，並且擁有向光生長的特性，但研究人員必須“愚弄”在太空中成長的植物，讓它們“以為”正在太空中遵循同樣的行為。照明在生長室的選擇是一個重要的考慮，因為空間站的資源是有限的，所以在太空有效利用能源就顯得非常重要，“能量顯然不能浪費在無止境的大亮燈泡上”。

此外，不同類型的照明將造成不同級別的熱量，而航天器必須要儘量避免額外的熱量，因此研究人員更喜歡產生少量熱量的小燈泡。事實上，宇航員恐怕沒有額外的空間來裝卸備用燈泡，所以他們更傾向于使用持久力照明源，比如發光二極體，也就是LED燈。

還有一件麻煩事就是污染是否會帶來安全隱患。植物的生長離不開航天器的空氣、濕度和微重力，而這些條件和地球上的都不一樣。研究人員正在研究太空的污染物和危險有機物是否會影響植物在太空的生長，使得它們無法滿足人類的食用要求。

另外一個值得關注的問題是，植物基因編碼的改變可能對人體產生有害的影響。有這麼一種可能，如果宇航員將太空種植的蔬菜帶回地球，並且和地球上種植的蔬菜混合，可能會雜交產生一種可怕的物種。

3、太空蔬菜只是吃的嗎

美國航天局研發太空蔬菜的最根本目的是，為未來執行長期太空任務，解決食物補給問題。但是，在此過程中，有一個意外收穫，植物可以給“遠離地球卻又想念地球生活的宇航員們帶來一種心理安慰”NASA開展這項研究的目的是，希望保證在航程中宇航員有持續的食物供應，尤其對於飛往火星這樣的未來的長途宇宙飛行。在執行飛往遠太空的任務途中，定期提供補給的可能性根本不存在。凱利表示，宇航員想要生存下來，就必須自己種出食物來，而這是往既定方向邁出的一大步。

NASA認為，有生命的植物不僅能為宇航員們提供營養和新鮮空氣，並且種植植物這一行為就可以給“這些遠離地球卻又想念地球生活的宇航員們帶來一種心理安慰”。

活生生的植物與那些現成的預製食品相比可以補充更多營養，“他們能產生新鮮的空氣，這讓宇航員擁有更好的心情。”

蔬菜系統裝載科學家喬亞·馬薩也說：“我們有能力在太空中種植和食用新鮮蔬菜，同時這還可以帶來心理上的益處。當人類離開地球時間越久、距離越遠，通過種植植物來食用、淨化空氣和安慰心靈的需求就越強烈。我認為蔬菜種植系統將成為所有長期太空探索項目的重要組成部分。”

“在太空種植食物作為補充，能夠減少必須帶去太空的食物，這對於執行長時間的任務有著越來越顯著的重要性。”美國猶他州州立大學太空動力學實驗室的工程師謝恩·托帕姆表示，“我們也正在進一步瞭解在太空種植植物對心理層面的好處，隨著宇航員的旅行距離地球越來越遠，這一點也變得更加重要。”

4、宇航員對此感想如何

回顧宇航員在太空站的飲食簡史，大多數宇航員認為，在太空站飲用流質、“立方體”，簡直是對毅力的挑戰大多數乘坐過長途飛機的人都會抱怨飛機餐，其實，與飛機餐相比，太空餐顯然更糟糕。NASA早期的宇航員說，“在太空不得不吞下的食物簡直是對他們毅力的挑戰。”

美國第一個在接近失重環境下吃東西的宇航員約翰·葛籣回憶，吃東西本身不難，但是功能表上可供選擇的內容真的太有限了，“宇航員不得不忍受吞下一塊塊一口大小的立方體，還有一些凍幹的粉末和裝在鋁管中的半流質食物”，“實在是難以下嚥，凍幹的食物難以補充水分，同時還得小心麵包屑會污染到儀器”。

在之後執行的“雙子任務”中，宇航員的吃食有了改善。首先，那些通過導管擠壓的食物被取消了，一口大小的小方塊表面包裹上了明膠，凍幹的食物也被裝在了一種特殊的塑膠容器中。隨著包裝技術的提升，食品品質得到了改善，菜單漸漸豐富。參加“雙子任務”的宇航員已經能吃上蝦仁杯、雞肉、蔬菜、奶油焦糖布丁和蘋果醬。

到了執行阿波羅計畫的時候，食物的品質和品種又得到了進一步的增長。阿波羅的宇航員第一次用上了熱水，這樣一來那些脫水的食物更容易實現再水化，也更能改善食物的味道。這些宇航員也第一次用上了“勺碗”，可以用勺子來吃東西。

太空食物的問題在有了太空實驗室（Skylab）後，得到了更好的解決。

與宇航員所搭乘的太空飛行器不同，太空實驗室內部的空間很大，足夠在餐廳裡放置一張桌子了。通常太空實驗室可以同時容納3人進餐，大家可以圍坐在桌邊吃飯，除了傳統的刀叉和湯勺，也已經用上了可以用來剪開塑膠封條的剪刀。由於太空實驗室的空間相對較大，有充足的食物存儲區域，因此功能表也變得更為豐富，可以儲存72種不同的食品，同時還有冰櫃和冰箱，這是其他飛行器也不能提供的。

宇航員每日的功能表選擇都要基於他們日常飲食的共性，以及在太空中身體所需的營養含量，如今的每日菜單食物通常都包含有冷凍、冷藏和常溫食品，冷凍食品包括大多數的主菜、蔬菜和甜點；冷藏食品則包括了新鮮的水果和蔬菜，還有超長保質期的冷藏食品和乳製品；常溫食品包括了恒溫的自然形式食物和一些可供再水化的飲品。

宇航員將在飛行器發射前的大約120天選定一份28天的飛行功能表，為期90天的任務所需要的食物將會被送往居住艙，菜單上的冷凍、冷藏和常溫食品將會按照14天的供應為單位進行儲存，居住艙的廚房將容納14天的食物供應，隨後每兩周從居住艙向廚房轉移一次食物，未使用的食物也將同時返回到適當的裝載環境進行庫存控制，以保證在運送下一批食品的太空梭即使延誤，宇航員也不至於立刻遭遇彈盡糧絕的窘境。

5、能上大眾餐桌嗎

儘管研究太空農業是為了更好地執行太空計畫，但是太空農業對農業科技的影響是真真切切的。一些太空蔬菜已經出現在普通民眾的餐桌上了科學家認為，太空探索可以推動農業科技革命。在空間站或者大型太空船內，需要建立起一個封閉的生態系統，這對地面上的農業科技發展起到巨大的推動作用。

太空農業研究人員希望將掌握到的在寒冷氣候中種植糧食的技能轉化為在地球上同樣具有挑戰性的氣候下種植蔬菜的本領。他們正在收集各種關於植物生長情況的詳細資訊，希望這些資訊能夠説明應對日益嚴峻的土地貧瘠問題。

事實上，太空農業已經在地球上帶來了其他一些令人驚訝的應用。比如一種名為Bio-KERS的特殊設備，它能使用紫外線將乙烯轉化為二氧化碳和水。由於乙烯會導致植物成熟並最終腐敗，使用像Bio-KES這樣的設備，可以説明增加食物的保質期，並且延長鮮花和其他易腐爛物品的壽命。

想要上太空，這對於普通人來說很遙遠，相對而言，想要品嘗來自太空的蔬菜就容易得多了，在德化縣美湖鎮美湖村的蔬菜大棚裡，就種植著多種“太空蔬菜”。

太空蔬菜具有高產、質佳、抗病等優勢。簡單來說，太空蔬菜種子是將普通蔬菜種子搭載于航太衛星，經過太空失重、缺氧等特殊環境變化，內部結構發生激變，返回地面後，再經農業專家多年培育而成。也就是說，種子上天走一遭，只是完成“太空升級”的第一步，真正繁複的工作，是隨後進行的地面培育、篩選和驗證。蔬菜品質提升是太空育種的一個主要方向，有的太空蔬菜維生素含量高於普通蔬菜2倍以上，微量元素如鐵、鋅、銅、磷、錳、胡蘿蔔素的含量也有提升。太空蔬菜比普通蔬菜更加美味可口，如有的太空甜椒可直接生吃，味道微甜，清脆爽口；太空紫紅薯生食味甜，水分足。

太空誘變的蔬菜只是其本身的DNA有所變異而非外源性DNA導入，沒有其他危險成分，安全性可以得到保障。稍加留意，太空蔬菜其實早已走入了我們的餐桌。目前中國已有兩種太空蔬菜在進行大面積種植——“宇椒一號”甜椒（太空椒）和“宇番一號”番茄（太空番茄）。（國際金融報 嚴言）