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。

但最初开展的封闭的BLSS设计和空间应用研究,无论是在俄罗斯还是美国的实验中,绿色植物都是缺席者。

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。

高辐射和微重力极难模拟

但如何让绿色植物在残酷的月球环境里生长,忍受从零下175摄氏度到零上120摄氏度巨大温差,忍受长达十几天的漫漫黑夜,以及微重力等环境?

这些即将承担大任的植物,需要满足一系列在狭小、密闭、微重力、超真空、强辐射的空间环境生存特点,还要能发挥食物生产、大气再生与净化、水分再生与净化和废物处理与再生等一种或几种作用。

植物是整个生保系统的核心部分,筛选的植物合适与否在很大程度上决定着试验的成败。

那些体积小、培养技术简单、易于繁殖和移植,遗传性状稳定、生长快、周期短、产量高、可食部分比值高,抗病和抗逆性强的植物优先被挑选,科学家还注意到,主要作为食物的它们,要符合人们的饮食文化习惯,并能满足食谱的多样化,还要具备一些本国特点。

微生物领域的金针菇、平菇、酵母菌,藻类中的螺旋藻、小球藻等,还有研究中我国首次引入的水生蕨类植物红萍成为科学家选中的第一批实验者。

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。

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。

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