科学家拟建太空温室澳门金沙总站 预测2020年可在月球上种菜

By admin in 科技中心 on 2019年11月30日

【新华网5月17日报道】据美国媒体5月13日报道,在月球和火星上建立基地,一直是人类的梦想。要建立基地就面临一个吃饭问题,新鲜莴苣或熟透的西红柿通常是许多家庭餐桌上的日常食品。但对于那些要在月球或火星上守候一年多时间的宇航员来说,这些地球上最平常不过的蔬菜却是让他们垂涎三尺的美食。不管,据一些科学家预测,到2020年前后,太空温室将使月球上种蔬菜的梦想变成现实。
太空探索需要太空温室
科学家指出,要解决未来在月球和火星基地工作的宇航员吃到新鲜蔬菜问题,最好的办法就是建造太空温室。也许不久的将来,太空温室可以为宇航员提供满足他们日常需求的蔬菜,从另一方面讲,这还能降低长期进行太空探索的成本。
果真如此,宇航飞船未来就几乎不需要携带冷冻食品,饮用水,甚至氧气了。虽然这听上去有些遥远,但事实上,科学家们正在地球一些实验室以及加拿大迪温岛和北极圈等环境十分恶劣的地区,进行温室实验。佛罗里达大学太空农业生物工艺学研究教育中心的主任罗布·菲尔表示:“如果将来再执行一个为期一年的太空探索任务,宇航员可能会有足够的食品和水。但对于火星探索任务而言,这可能有很大的难度,我们必须开发出一种循环或生物再生生命保障系统,这样一来,植物才能从我们的废物中再生出食物。在生产食物的过程中,我们还可以生成氧气,对水进行净化。”佛罗里达大学太空农业生物工艺学研究教育中心位于盖恩斯维尔,是美国宇航局下属的一个研究机构。
火星种植困难重重
美国总统布什在今年1月提出了新太空计划,声称最早将于2015年让宇航员重返月球,接着在2020年后,以月球为跳板,对火星进行探索。但由于火星环境恶劣,这对于温室和里面植物的生存都是巨大的挑战。火星的白天温度为50华氏度,而夜晚的温度则下降至零下200华氏度以下,这种巨大的温差有可能会使温室外部结构出现裂缝,从而由于内部环境过冷,里面的植物无法继续生存。
此外,薄薄的火星大气层还不能遮挡住紫外线的辐射,再加上火星表面的气压不足地球的1%,在这种条件下,温室中的植物有可能会被晒干,同时还影响到温室结构的稳定性。火星上的光照时间大约只是地球的一半,为了植物的生长,科学家有可能还得人工造光。
但科学家并没有被困难吓倒,他们正在研究基因改良植物,如能够忍受阴暗和干旱等恶劣环境的植物,而且还在开发可随环境变化而变化的温室结构的新材料。
尽管科学家对月球表面了解甚多,但却从来没有对火星土壤做过实验,因此,科学家目前还不清楚火星土壤是否对人体有害,是否可以供植物生长。但有个好消息就是,科学家找到了火星曾经存在水的证据。但迪温岛可控环境系统研究中心主任、圭尔夫大学环境生物学教授迈克尔·迪克逊博士迪克逊博士说:“水是否存在,我们是否能获得大量的水,这又是一个问题。如果火星上没有水,那么如何构建火星生命保障系统事实上将是个棘手的问题。”但迪克逊博士还不能确认植物是否能在低压环境中生存。他正和菲尔博士一起进行实验,以查明是否有必要消除低压对植物生长的影响。
月球将扮试验场的角色
威勒博士表示,研究人员目前正在寻找更加有效的光源,看看有没有提供人造光的必要。而重要的初始试验基地之一就是月球。他说:“如果科学家有什么新想法,可以先在月球上进行试验,成功后,再执行难度更大的火星使命。”

美国宇航局近日传出2015年“带植物去月球”的计划,而我国在近20年的研究中,已经完成了人和植物封闭共存的部分自给自足小型实验,小麦、水稻、大豆、花生、甜椒、胡萝卜、西红柿、芫荽等十余种蔬菜粮食也已经通过了模拟环境的考验,等待着到月球生长的那天。

刘红透露,在宽阔的“月宫一号”,不仅种有蔬菜,还将有粮食和水果,满足实验人员的全部气体、水和食物的需要。

这一幕出现在去年中国航天员科研训练中心主持开展的2人30天B
LSS集成技术试验成功后。经过近20年单项关键技术攻关,我国逐步拉近与国外的研究差距,建成了BLSS集成实验平台。

各国科学家研究月球种植物的初始,都是在地面营建模拟月球环境的实验装置。俄罗斯建成了世界上第一座用于研究BLSS的大型地基综合实验装置———B
IO
S系统,系统从藻类培养到增加植物生长舱,四年实验证明,氧气完全能自给自足。

“试验突破了‘人-植物’氧气和二氧化碳交换动态平衡调控技术和微生物废水综合处理与循环利用等多项关键技术,大气、水和食物的闭合度分别达到100%,901%和10
.4%,并证明种植面积为13.5平方米的共生蔬菜能够提供1人的呼吸用氧,并能清除其呼出的二氧化碳,试验期间保持了良好的空气质量。”参与实验的中国航天员中心载人航天环控生保室主任郭双生撰文总结道。

36平米的植物舱内,高亮度的红光照射在在翠绿的生菜、油麦菜、紫背天葵、苦菊4种可食用蔬菜上,30多岁的试乘员唐永康、米涛呼吸着蔬菜提供的氧气,每餐还亲手采摘30-50克新鲜蔬菜充饥,“这些蔬菜在进舱前已培养好,新鲜采摘后涂抹甜辣酱后美美地生吃,但两人根本吃不完36平米的蔬菜。”他们出仓后总结。

早在20世纪60年代,载人航天开启之前,俄、美等国就在考虑人类未来在外太空长期驻留的生命保障问题。建立由植物、动物、微生物、人以及其他构成的物质流不断循环更新的闭路生态系统,是科学家努力的方向。

研究初期,欧美各国均把目标集中在叶菜类上,希望为宇航员提供新鲜蔬菜,实验中生菜成为外国科学家的最爱。

“因为月球高辐射和微重力的环境在地球上极难模拟,目前地面实验只是在做生命保障系统的封闭性物质循环实验上完善。”负责人刘红教授介绍,为满足实验人员生命需要,密闭的“月宫一号”中种植粮食、水果和蔬菜。

资料图:受控生态生保系统集成实验平台内的植物

澳门金沙总站,联合研究团队在试验结论中不无担忧:“这些通过地面实验或短期空间搭载实验筛选出的物种,是否确实可行,还必须进一步通过大量地面模拟和空间飞行试验进行验证”。

负责人刘红透露,在宽阔的“月宫一号”,不仅种有蔬菜,还将有粮食和水果,满足实验人员的全部气体、水和食物的需要。

我国也把目标集中在叶菜类上。1997年,我国航天医学工程研究院联合中科院的多家研究所进行了植物选育,从十几种叶菜类蔬菜中选出生菜、油菜、白菜和豌豆苗,实验证实,其中更符合我国人口味的油菜和白菜被认为是非常理想的“太空食品”。而豌豆幼苗则勉强通过了密闭环境的考验。

郭双生在今年6月的《航天医学与医学工程》中介绍,中国航天员中心先后研制成三代空间站植物装置地面样机,并进行了充分的地面验证考核,正等待时机进行空间在轨验证。

高辐射和微重力极难模拟

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上月底,英国《新科学家》周刊网站报道称,美国航天局正在开发一个含有5天空气用量的密封种植罐,罐内的植物种子可以在浸泡过营养液的过滤纸上发芽。这个重1公斤的小“温室”将成为某次不载人的登月行动中的一个付费搭载项目,行动很可能计划于2015年底由月球捷运公司完成。

担此重任的是单细胞藻类,但俄罗斯科学家后来发现,尽管藻类放氧和吸收二氧化碳的能力较强,但吃起来却口感差,营养单一。如何建立包含粮食蔬菜等高等植物的“太空农场”成了俄美科学家的研究重点。

“因为月球高辐射和微重力的环境在地球上极难模拟,目前地面实验只是在做生命保障系统的封闭性物质循环实验上完善。”刘红介绍说,但十年前,俄罗斯就在国际空间站建成了“空间温室菜园”,20余次植物培养试验培养了甜豆、番茄、小麦和生菜等多种植物。

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