宇航员的蔬菜:如何在NASA实验室种植新鲜草药


素食主义者系统中的宇航员斯科特·凯利(Scott Kelly)在ISS上种植沙拉

为了感觉良好,一个人不需要太多:健康的睡眠,体育锻炼,良好的营养以及更多其他东西。 营养是关键因素之一。 当涉及到在轨人员的福祉时,这一因素变得更加重要。 进入太空几个月后,宇航员应获得高质量的营养,其中包括维生素在内的营养成分应保持平衡。 好吧,获取维生素的最佳方法是在饮食中包括新鲜蔬菜和水果。

水果的状况不是很好(尽管他们不时登上国际空间站),但是宇航员现在经常收到蔬菜。 此外,美国宇航局专家正在制定一项计划,直接在国际空间站上种植植物(计划的一部分已经实施),或者在飞向火星的宇宙飞船上进行种植。 到达红色星球的旅程将花费几个月,但是不可能像国际空间站上的宇航员那样将产品从地球运送到飞船。 因此,科学家得出的结论是,我们应该学会直接在船上种植某些产品。

约翰·菲茨杰拉德·肯尼迪航天中心 (美国佛罗里达)的一组研究人员正在开发“太空农场”计划。

值得注意的是,宇航员的饮食应包括仅在2014-2015年才开始谈论的新鲜蔬菜。 在此之前,在轨人员仅收到干燥冷冻的脱水产品,必须以特殊方式制备它们才能食用。 宇航员没有抱怨味道,但是必须认为除了这些食物外,他们还想要其他东西。 顺便说一句,太空旅行者的食物成本很高。 考虑到交付到轨道,价格约为每公斤20,000美元。 这是非常昂贵的,但效果并不相同。 如果您已经在太空中种植了一些产品,则可以节省一点。

最初的实验已经显示出良好的结果:他们学习了如何在国际空间站上种植生菜。 他的品味是可以接受的。 NASA开发的特殊系统使在太空中种植植物成为可能。 该系统称为Veggie 。 它于2014年4月首次交付给国际空间站。 早在2015年8月,宇航员菜单中就包含了在微重力条件下生长的新鲜蔬菜。


这并不是国际空间站上唯一用于种植植物的系统。 例如,在国际空间站的俄罗斯部分, 俄罗斯科学院生物医学问题研究所的专家创建的拉达太空温室正在运行。

除了Veggie和Lada,还有其他发展。 NASA现在正在积极开发高级植物栖息地 (APH)项目,该项目正在创建另一个在微重力条件下种植植物的系统。 从外部看,该系统类似于大几倍的微波炉。 内部是专家可以控制的微气候。 特别是可以改变氧气,养分的含量,并用其他养分替代某些养分。

新系统表现得很好:科学家们已经设法种植了接近白菜的拟南芥。 一组LED用作照明。 特殊的计算机可以管理一切,因为一个人很难控制所有指标,而且如果我们谈论的是在轨道上运行这种系统,那么宇航员根本就没有时间去关注太空农场。

根据开发商的说法 ,APH是“素食者的哥哥”。 上述计算机系统可以自动调节微气候以生长各种类型的植物。 很快,素食将被该系统取代;计划在下几次飞往国际空间站的航班中交付。 参与APH开发的科学家的任务之一是在轨道上种植某种植物,获取其种子,将其运送到地球,再使其生长,获取种子,然后将种子发送给国际空间站。 在种子站,这些种子将再次接受经过仔细研究的植物。 因此,专家们想了解种子和植物是否会承受不断变化的重力而承受国际空间站与地球之间的过渡。


APH的一位项目经理谈论了该系统的原理(也如图所示)。 资料来源:Daniel Oberhaus /主板

除APH之外,项目参与者还开发了其他系统,在这些系统中测试了特定于ISS的某些条件。 肯尼迪航天中心创建了几个房间,您可以在其中连同其他参数一起控制湿度或二氧化碳含量。 这些房间中还种植了植物,以检查它们在与陆地不同的条件下(仅重力仍然是陆地)如何生长和发育。 这里还研究了在国际空间站上生长然后被运送到地球的植物。 上周五,国际空间站的宇航员收割了一次 。 到目前为止,这些实验已经成功,植物感觉良好。 宇航员自己获得了营养所需的大量蔬菜-目前,这只是一份沙拉和北京白菜。


如此看来,随着国际空间站条件的重复,地球上生长的大白菜

有趣的一点:在轨道上,在微重力下,人的味觉变钝了。 因此,为了从食物中获得更多乐趣,宇航员需要比地球上含有更多香料,盐和其他成分的食物。 这就是在国际空间站上种植北京白菜的原因之一。 与相同的沙拉相比,她的口味更鲜明,更明显。 另外,它生长迅速,营养成分比其他一些蔬菜要高。

美国宇航局还在研究太空中植物的长期生长。 这是由拉尔夫·弗里茨切(Ralph Fritsche)领导的独立专家团队完成的。 据他介绍,Veggie只是一系列类似项目中的第一个实验。 APH是一个研究平台。 科学家必须了解具有一系列“祖先”的植物在太空中会发生什么,这些“祖先”除了太空外不知道任何其他条件。 不幸的是,科学家们无法在他们的实验室中重现微重力,但是ISS小气候的所有其他参数都可以毫无问题地重现。

至于微重力,在这种条件下检查植物的生长和发育非常重要,因为这些条件与陆地条件明显不同。 例如,在微重力作用下,水的行为根本不像地球上的行为。 在地球上,水分渗入土壤,植物的根部吸收了土壤。 但是在太空中,您无法以通常的方式浇灌相同的沙拉。 水将简单地聚集在一个球中,并在空中漂浮。 向植物组织输送氧气存在问题。 这些问题正在逐步解决,美国宇航局已经实施了许多系统来帮助模拟地球微重力的这些特征。

在其他原始解决方案中,NASA工程师建议使用由3D打印机制作的特殊尼龙基材。 他扮演着土壤的角色。 基板的形状像立方体。 种子位于立方体的上部,水渗透到孔隙中并保留在基质中。 尼龙是一种亲水性化合物,因此“粘在”尼龙分子上的水分子不会进入外部,水分会到达需要的地方。 植物的根部渗透到立方体中,分支并接受植物所需数量的水分。 科学家计划在特殊操作期间测试其系统在微重力下的行为。 NASA飞机。 如果实验成功,尼龙场将前往国际空间站进行进一步的实验。 犹他大学的科学家正在帮助NASA工程师进行该项目。

根据Fritsche的说法,该系统适用于在火星上种植植物。 因为在红色星球上有引力,所以在那里种植它们比在国际空间站上更加容易。 水和气体的行为与地球上的行为相同。

现在,专家的主要任务是以最少的水和养分等资源成本,使单位时间内的植物数量最大化。 未来,美国宇航局有信心,APH型系统将扩展到轨道站和其他行星。 例如,在APH之类的农场的帮助下,火星殖民者将能够将必要的蔬菜拿到餐桌上。 根据Fritsche的说法,植物的基材可以重复当前的开发-殖民者将拥有3D打印机。



是的,还有其他意见。 因此,自2013年以来,来自荷兰的科学家一直在进行在土壤上生长植物的实验,他们认为这种植物的结构和成分与火星土壤相似。 在这种环境下,已经种植了十多种不同植物的农作物。 事实证明 ,已生长的植物组织中重金属的含量对人体没有危险。

总的来说,太空农场的话题现在变得越来越重要,因为人们不仅计划飞向火星,还计划飞向月球。 这里也有土壤,如果同一位中国人或印度人开采3号氦,那么他们将不得不在地球卫星上建立长期定居点。 这些定居点的居民还需要餐桌上的新鲜蔬菜。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN401875/


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