【种植】植物科普|太空种植有多难？

相信看过“大萌”（指马克·达蒙）主演的《火星救援》的友友们，对达蒙种土豆的一幕都记忆深刻，达蒙在电影中种植土豆尚且困难重重，如果放在现实中这种情况会将更加糟糕甚至难以实现。为什么这么说呢？下面小编就结合美国宇航局雷·惠勒博士的研究来为大家说明。

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美国国家航空航天局（NASA）的雷·惠勒博士是一名植物学家。他在美国肯尼迪太空中心领导“探索性研究与技术”项目，是高级生命支撑技术课题组的植物生理学家。惠勒和他的植物学家同事一直在研究如何在地球之外安全、有效地种植新鲜农作物。惠勒从1988年就在肯尼迪太空中心工作，是帮助测试Veggie系统并验证其有效性的工作团队成员之一。由NASA小企业创新研究计划支持的“种植室”（Plant chamber）研究，通过了安全审查，满足了在太空中的低能耗和低质量要求。但除了植物室，在地外星球种植农作物所需的元素还包括水、光线和土壤，以及帮助其生长所需的各种营养素等。

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太空种植的条件一、只有少数作物适合在太空种植——土豆是首选“提供食物是个很复杂的命题。 ”惠勒说， “我们必须考虑营养问题，哪些可以接受以及哪些品尝起来口感很好。如果没有人愿意吃，那将毫无意义。 ”由于作物自身条件，并非所有作物都适合在太空中种植。根据惠勒的观点，土豆、红薯、小麦和大豆等富含大量淀粉的植物是很好的选择，因为它们提供了大量的碳水化合物，而大豆还是很好的蛋白质来源。拿土豆来说，它是块茎植物，可以长时间在地下存储，这对太空的长时间运输提供了便利。并且土豆在获得等量阳光的时候，能够产出两倍于其他作物的食物产量。

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二、水是宝贵的资源在电影里，宇航员选择使用风化层或者火星土壤来种植农作物。而在现实中，火星土壤基本是破碎的岩石，缺乏维持农作物生长的大部分养分。因此，这种情节也只能发生在电影中。惠勒在土豆研究中做出众多努力，包括利用循环水在较浅的倾斜托盘中种植农作物。 “对于土豆而言，它们不喜欢被淹没在水中的生长要求看起来很有趣，为此我们只需要保持供给很薄一层的营养水膜即可。 ”根据惠勒的描述，他们的方法非常有效，推而广之还可以应用在很多其他作物上。但是航天器旅行到另一个星球上，可能会在质量和重量上有所限制——你无法将所有所需都打包带上，一些资源需要回收和重复利用。

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三、植物生长需光线在地球上，光线是很充足的，但是到了外太空，光线直射而来，没有经过任何的过滤，它们包含着大量热以及复杂的光谱，这对于作物生长是个巨大的挑战。 2007年，科罗拉多大学的研究生对火星表面的光线密度进行了图谱绘制。火星有大量的沙尘暴，阻碍了大部分的光线，这颗红色星球接收到的太阳光只相当于地球的43%，但在低纬度地区还是能够接收到足够种植农作物的阳光。惠勒介绍说：“一个备用方法是利用电光源。高强度的高效LED灯可能帮助推进作物种植。 ”太空站上使用的蔬菜植物生长系统Veggie就是利用了蓝光和红光LED 。惠勒说，利用LED光线助作物生长的主意来自上世纪80年代威斯康星大学的研究。肯尼迪航天中心的植物学家还第一次使用了垂直农场，用水资源和LED光给植物托盘分层。现在，这项技术在日本、韩国和中国以及北美洲的农业中都有应用。