如何把菜种到太空去?

看到“神舟十三号”飞船带着三位航天员进入中国空间站，开启奇妙的太空生活，很多小读者不禁会问：他们在天上吃什么呢？

其实，中国空间站里的食物还是很丰富的，比如鱼香肉丝、宫保鸡丁、红烧肉等，速食又美味。可总吃这种速食终究不是长久之计，随着人类在地外星球不断“开疆拓土”，“如何在太空种菜”变得越来越重要。

为什么要种菜？

既然空间站有那么多好吃的，为什么还要在太空种菜呢？

最大的问题是运输成本。目前，国际空间站每人每天要消耗1.8千克的食物和包装，如果一个4～5人小分队要去火星探索三年（目前的火星单程飞行大约需要半年以上），就要将近10吨的食物，会给飞行带来很大的负担。

其次是食物的保质期。假设的三年火星探索要求食物保质期至少在三年以上，而随着时间流逝，食物的质量与口感都会快速下降——也许第一年味道还不错，但第三年吃起来就不对劲了。

将太空食品在22℃环境下保存五年，每年检测其营养成分都会发生变化：在第一年中，大多数食物的维生素A、维生素C、叶酸、硫胺素都会大量降解。如果不尽快解决这个问题，百年前水手们得的坏血病就可能在未来的航天员身上重现——航海时代的坏血病，就是因为长时间出海无法吃到水果蔬菜造成的。

除了食物补给，太空种菜其实也是构建人造生态系统的重要一环：植物种植可以帮助回收废水、制造氧气、净化空气，等等。

在太空种菜很难

如果真的要在太空种菜，还是有不小的困难。

最直接的一点就是太空的失重环境。火星上重力只有地球的不到三分之一，月球、空间站的重力会更小，这也导致生长激素的分布、植物生长的方向都会有所改变。

比如在太空轨道和地球上分别种植拟南芥，就会发现太空中植物生长更慢，根部细胞更小。同时，根部生长还有一种独特的波动，根更短，形态也更“扭曲”。

同时，太空中持续存在的辐射还可能造成植物的DNA突变，这些突变可能对植物的萌芽、生长或繁殖产生影响。

此外，地球上培育农作物需要的阳光、水分、土壤、肥料，在太空培育中也一个不能少。阳光可以用人造光源代替，水分可以使用太空舱的水循环系统，而土壤就成了最关键的问题。

虽然火星土壤中含有绝大部分植物所需要的物质，但是缺乏植物必需的活性氮，需要加入固氮细菌来辅助植物生长。否则，植物难以开花结果。

科学家在种菜上各显神通为了克服太空种菜的困难，各国科学家们可谓是“八仙过海，各显神通”。

早在1971年，苏联就开始尝试在太空中种植小麦、萝卜和洋葱。经过几十年的尝试，美国、俄罗斯的科学家已经实现小麦、油菜、豌豆等多种植物的太空栽培。如今，国际空间站已经种植了生菜、大白菜等作物，宇航员品尝了这些太空蔬菜，认为“味道不一般”。

而中国自己的空间实验室，也在尝试着蔬菜的种植。2016年发射的“天宫二号”空间实验室里，就种植了生菜。通过各项检测，科学家发现，优化了浇灌方式和肥料后，“天宫二号”里的生菜长得甚至比地球上的还好一些。2019年，研究者又在“天宫二号”上种下了拟南芥和水稻，来探究太空环境对作物生长的影响。

未来的太空农场那如何构建完整的生态系统，让未来的太空旅行可以实现自主供给氧气、水和食物呢？这也是未来太空农场的构想。

事实上，早在20世纪六七十年代，研究者就开始尝试搭建这种“人造生物圈”，可惜都以失败告终。所以，科学家退而求其次：构建了一个与外界有一定关联的系统（比如电力、能源等），也就是目前国际空间站正在使用的受控生态生命支持系统（简称CELSS）。

这个系统要求植物可以产生足够的氧气，同时这些植物还要满足人们在太空中的日常食物需求，并能利用人们产生的尿液、粪便等废弃物。

北京航空航天大学的刘红教授团队就曾搭建了受控生态生命支持系统——“月宫一号”。在2017年至2018年，八名志愿者依次进入“月宫一号”，生存了370多天，实现了世界上时间最长的密闭生存实验纪录。这为未来的探月基地搭建，提供了极佳模板。

也许再过几年，科幻作品里的太空基地，就要在科学家们的努力下，变成现实啦！

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