在空間站里“種菜”有什么不一樣

我們經常在網絡上聽到這樣的聲音：中國人的血液里仿佛流動著種菜的基因，走到哪里就想把菜種到哪里。春天是播種的季節，你瞧，田間地頭到處都是農民伯伯辛勤勞作的身影。抬起頭舉目向上看，嘿，航天員也在天上種菜呢！

為什么要在太空“種菜”

說是種菜，其實更準確地說是在太空種植植物。航天員在天上種植植物主要有以下3個目的。

一是利用空間實驗室平臺，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。

二是為航天員提供氧氣、食物和水。植物可通過光合作用吸收航天員產生的二氧化碳并制造氧氣，在一定程度上凈化密閉艙室環境，清潔空氣；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的凈化，為航天員補充純凈的水。

三是植物可為航天員提供綠色鮮活的環境，通過照料植物也可以緩解航天員壓力，正向調節航天員的情緒。

在太空“種菜”有什么難處

太空微重力環境下種植植物有何難點？神舟十四號航天員蔡旭哲曾和大家分享在太空培育蔬菜與地面培育的不同：“我覺得最大的不一樣就是澆水比較困難，在失重環境下，水停留在根系表面，不容易深入植物根層。”

我們知道，植物正常生長必須具備適宜的光照、水分、養分、溫度和空氣等環境條件。太空微重力環境下，水分、養分傳導和氣體交換等特性與地面重力環境不一樣。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。

如果植物根部水分運動控制不好，極易造成根部水分過多而根系缺氧，或者水分過少而根系缺水的情況。太空微重力條件下的水分供應是否合理，將直接影響植物生長介質中的水分、氧氣分布情況，進而影響植物根系水分吸收和根系呼吸的能力，也會影響礦質養分的流動與供給，最終影響植物的正常生長。因此，微重力條件下的水分、養分供給技術是空間植物栽培的關鍵。

怎樣在太空“種菜”

為解決微重力條件下的水分、養分供給問題，科技工作者們開展了大量的研究工作。從研究的結果來看，利用人工基質（可以理解為人造“土壤”）進行培養是培養太空植物的主要方式，水分的運動主要依靠基質顆粒的毛細作用力來進行。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，并圍繞這些基質材料，研發了多種太空植物培養水分、養分供應系統，應用到不同類型的太空植物栽培裝置中，進行太空植物培養。

在中國空間站種菜，精彩多多

隨著中國空間站進入常態化運營，航天員在軌工作生活長達半年之久，對新鮮蔬菜，以及太空綠色鮮活環境的需求增加，植物種植的面積和數量將會越來越大。

植物栽培基質“新升級”

目前，對植物培養過程中產生的各種廢物（如根系、枯枝殘葉、廢棄基質等）的處理，成為科研人員需要解決的問題。太空植物栽培采用的栽培基質大多為細小顆粒狀，盡管采用了特殊的防護措施，但還是避免不了植物栽培過程中有顆粒狀基質脫落并飄浮在艙內，這給航天員制造了不少麻煩。

為此，科研人員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。

此外，科研人員還根據植物生長對礦質養分的需求特性規律預先在材料中添加了一定量的緩釋肥料，這樣就不需要在植物生長過程中再進行添加肥料等操作，可大大降低太空植物栽培管理的復雜性，也較好地解決了太空環境下植物栽培過程中根系的水分供給、養分供給和通氣等技術難題。

植物栽培裝置“新設計”

中國航天員科研訓練中心科研人員基于“新升級”的栽培基質，設計了一種模塊化的簡易太空植物栽培裝置（可以理解為“小花盆”），采用開放式結構，航天員可以與植物隨時親密接觸。植物生長所需要二氧化碳、溫濕度和氧氣等氣體環境，和艙內航天員基本一致，植物種植操作簡單，便于照料。航天員還可按個人喜好將該裝置任意擺放在艙內有光照的地方，為自己的工作生活環境增添一抹綠意，還能呼吸植物釋放的新鮮氧氣，起到心理調劑作用。

神舟十四號航天員乘組在軌期間，該裝置成功栽培了生菜、小麥和矮稈番茄等植物，驗證了這種“新”栽培基質的空間植物培養技術是可行的。盡管該裝置沒有專門配備植物光照系統，僅僅利用艙內照明光源，但種植的3種植物都完成了發芽、生長發育等過程。神舟十四號航天員乘組還收獲了新鮮生菜，首次實現了在軌食用的目標。

“天宮種菜夢”已經夢想成真。據說，科研人員正在抓緊研制功能更強大的太空植物栽培裝備。相信在不久的將來，航天員能在空間站上種出品種豐富的“太空菜園”，在天上也能實現“蔬菜水果自由”！