在太空中是怎樣養動植物的

在地球上，只要把種子埋在土壤里，為它澆水，有合適的溫度和陽光，它就能萌發。那么，在太空中種植植物具體是什么情況呢？中國科學院上海技術物理研究所研究員鄭偉波為我們講述了在太空中培養動植物的經歷。

我們未來去太空旅行或者移居太空的時候，會遇到什么問題？會遇到食物的問題，還有健康的問題。

如果是短期太空旅行的話，食物可以由地面運上去;如果長期在太空中生活，就要在太空中種植各種植物、飼養各種動物，以滿足人對食物的需求。

太空是指地球大氣層以外的宇宙空間。太空是真空環境，沒有空氣，宇宙輻射很強，同時還處于失重狀態，和地球有很大的不同。那么如何在太空中養動植物呢？我們有機會在“天宮二號”“實踐十號”和“天舟一號”上開展了一些生命實驗。

我先介紹一下如何在太空中種植植物。植物生長需要陽光、空氣和水，而太空中沒有空氣，也沒有水，它們都需要從地球上運過去。我們在“天宮二號”上種植了擬南芥和水稻，目的是研究微重力環境對植物生命節律的影響。

實驗的具體流程是這樣的：火箭發射前，我們把生物樣品擬南芥和水稻的種子放進一個裝置里，再放到“天宮二號”上，隨“天宮二號”發射入軌。在軌時，我們通過地面遙控啟動實驗，并讓實驗按照我們的要求開展。返回前，再把整個實驗“凍結”起來，避免地面環境影響實驗結果。

在“天宮二號”上，水稻和擬南芥被放在植物培養箱中，培養箱的體積只有30cm×30cm×40cm大小。

水稻和擬南芥要培養一年，而從地面帶上去的水，每一個培養單元只有半瓶礦泉水的量，也就是300毫升左右，但這遠遠不夠。于是，我們想到模仿地球大氣圈的水循環的模式：地表水蒸騰，升入空中遇冷形成雨水，再落回地面。但是，在太空中構建水循環缺少一個環節，因為太空環境是失重狀態，水形成后無法落回土壤。于是我們利用毛細現象，把搜集到的水通過毛細管再送回土壤。這樣的水循環過程就可以滿足植物一年的全生命周期生長需求。

在地球上，把種子埋在土壤里，為它澆水，有合適的溫度和陽光，它就能萌發。但在太空中，操作就非常復雜，因為太空中水和空氣很難分離，水難以落進土壤，土壤里的空氣也出不來，加多少水更是不好控制。種子萌發有兩個條件：一是能夠被水浸潤，能夠吸脹;二是能呼吸，如果種子全部浸沒在水中，那它會被淹死。如何在太空中滿足這兩個條件，一直困擾著我們。

后來我們想了一個辦法：把水注入土壤后，然后通過毛細現象把水引走，讓種子露出來呼吸，通過這種方式讓種子萌發。但因為地球存在重力，這種方法很難在地球上驗證。但通過我們的摸索，以及力學專家的計算，我們有了一定把握，計劃在太空中試一下。

2016年9月15日，擬南芥和水稻種子隨“天宮二號”發射入軌，8天之后太空實驗啟動。那時我們的內心都忐忑不安，對種子究竟能不能萌發，我們的心里都沒有底。

實驗啟動5天后，擬南芥種子冒出一棵小芽;20天后，水稻的小芽也頂著一顆碩大的水珠冒了出來。那時我們真的非常開心，一顆懸著的心也放了下來。

太空環境對植物有很多影響。比如，太空植物的花骨朵像滿天星一樣，比地球上植物的多很多。再比如，擬南芥在地球上一般只有四五十天的壽命，而“天宮二號”上的擬南芥在太空中生長了400多天，壽命長得多。科學家正在對這些現象做進一步的分析。

除了植物栽培，我們還在太空中進行了細胞、胚胎的培養。

胚胎由受精卵多次分裂而成，是生命的起點。胚胎的體外培養比細胞培養復雜，因為它更敏感，對環境的要求更高。在地球上，胚胎可以完成從分裂到著床、生出后代的過程，但沒有人知道在太空中哺乳動物的早期發育過程能否完成?？茖W家想知道答案，因為今后無論是人類還是其他動物，胚胎發育是進行長期太空旅行所必須經歷的過程。

在太空中胚胎實驗是怎么做的呢？首先要構建一個適合胚胎發育的、類似于小白鼠母體子宮的環境。這個環境非?？量蹋绹腿毡究茖W家也做過類似的實驗，但沒有成功。而我們最終做成功了，這在世界上是首例，而且我們把胚胎在太空中的整個發育過程用顯微圖像記錄了下來，這對科學研究非常有幫助。

這個實驗證明，在太空中能夠完成小白鼠早期的胚胎發育。我們將太空中發育的囊胚植入小白鼠母體，結果真的生出了小白鼠。

我們在“實踐十號”衛星上還開展了一些其他的實驗研究，比如放置了家蠶培養箱、植物培養箱、高級植物培養箱等。

地球雖然是人類的家園，但我們終將要走出地球，跨向太空。所以，我們還會繼續開展多種多樣的太空生命探索研究，為人類的太空旅行做好準備。