今天是植樹節，在地球上，我們通過植樹造林為地球增添綠意，而在中國空間站，航天員也在努力打造“太空菜園”，為“太空之家”增添一抹生機。為什么要在太空種植果蔬類作物？太空蔬菜種在哪里？哪些蔬菜已實現航天員自主種植與食用？今天，我們一探究竟。
太空種菜：既能吃
還能提供“情緒價值”
空間植物在受控生態生保系統中發揮著重要的作用，可以提供食物、氧氣和凈水，吸收二氧化碳，凈化環境并緩解航天員的心理壓力。各國航天機構先后在太空中利用不同栽培技術和方式栽培了40多種植物，廣泛開展了空間微重力環境下的植物生長特性研究，并進行植物栽培技術和食用安全性評價，實現了航天員在軌食用自己培養的新鮮蔬菜。
△國際空間站上進行蔬菜種植的設備Veggie
△國際空間站中種植出來的辣椒
在太空種植作物，不僅可以解決航天員的食物供應問題，還可以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。我國曾先后利用衛星、神舟飛船和空間實驗室，搭載了不同植物培養裝置，開展了蘿卜種子萌發，番茄和青菜開花，擬南芥和水稻開花等實驗研究。在地面實驗研究的基礎上，利用天宮二號開展了萵苣在軌生長實驗，驗證了空間水分和養分供應等植物培養技術，為后續開展基于食物再生的空間植物培養奠定了重要基礎。
△航天員陳冬在天宮二號介紹太空中的植物栽培情況
2022年，科研人員在中國空間站驗證了植物再生基質培養技術，先后在軌培養了生菜、櫻桃番茄和小麥等植物。
△中國空間站內培養的小麥
打造“太空菜園”
給綠色植株建一個家
中國空間站的空間植物栽培裝置（SVCF）是通過再生栽培基質的篩選和制備、水分/養分主動供應、LED光環境調控、功能單元的模塊化設計與研制，以及系統集成與調試、植物全周期栽培驗證等步驟研制完成的。
△空間植物栽培裝置（SVCF）
再生栽培基質的篩選和制備
果蔬培養的栽培基質采用了植物不可食部分發酵而成的再生基質，具有良好的吸水性能、外形可根據需求塑造、換茬時易取出且不成碎屑的特點。
△再生基質塊
通過栽培實驗結果表明，再生基質可以滿足不同類植物根系的生長需求，有效容納并支撐根系，在導水材料與植物根系之間有效傳遞水分，存儲并按需釋放果蔬植物需要的養分，為其提供足量的氧氣。
△再生基質培養的生菜和番茄
水分/養分主動供應
在水分供應方面，SVCF的水分供應路徑為供水袋→供水泵→供水盤→栽培杯→導水介質→基質塊→植物根系。其中，供水袋→栽培杯通過供水泵主動供應，栽培杯→植物根系則通過毛細力傳輸。同時，采用吸水材料、棉繩和栽培基質三級導水結構有效導水，保證根系能接觸到足夠空氣。
△水分供應路徑
在養分供應方面，科研人員基于幾種果蔬植物養分需求特性和數量，按滿足果蔬一個連續采收模式下（種植60天）添加肥料量。
△控釋肥
LED光環境調控
植物對可見光的吸收主要在紅光和藍光區域。SVCF的燈板組件可提供植物生長所需的光照，采用紅、藍、白三種顏色LED燈珠，滿足了幾種果蔬類植物生長發育需求，同時提高了能源的利用率。紅光和藍光作為光合作用的能量來源，白光包含全波段可見光，可發揮其他單色光的調控作用。
△LED光源
功能單元模塊化設計與研制
SVCF系統組成主要由光照通風模塊（燈板組件、通風風扇組件）、生長模塊（升降桿組件、遮光簾組件）、栽培盤模塊（栽培杯組件、供水盤組件等）和測量模塊組成。
△SVCF系統組成
光照通風模塊
可為植物生長提供光質、光強和光周期，同時能夠通風散熱，促進栽培區內外空氣循環。
生長模塊
位于光照通風模塊和栽培盤之間，用于調節植物和LED燈之間的距離，并為植物提供一定的封閉空間，維持一定的溫濕度。
栽培盤模塊
用于提供植物根系所需的結構支撐與生長空間、充足的水分和養分等。
測量模塊
用于測量栽培基質環境和大氣環境參數，主要由水分測量儀和二氧化碳測量儀組成，水分測量儀主要測量栽培基質中的含水量、電導率和溫度參數，以此作為基質中水分、養分狀況的參考和依據；二氧化碳測量儀主要在通風停止并關閉各個對外接口時，測量密閉栽培室內大氣中的二氧化碳濃度，以此計算一定時間內植株的光合速率。
收獲頗豐、碩果累累的
“太空菜園”
在軌植物栽培操作主要包括裝置在軌組裝與調試、植物培養管理、果蔬采摘和樣品采集等。植物培養管理包括基質塊裝填、水分供應、播種、間苗、定植、追肥、授粉（番茄），以及植物換茬培養相關的基質撤收等工作。
△航天員乘組在軌給植株澆水
目前，中國航天員已將SVCF安裝于空間站問天實驗艙，并在軌開展了3種生菜（“生菜王”“紅葉”“美羅”）和1種櫻桃番茄（“紅蕾”）的栽培實驗，實現了從種子播種到收獲的全周期培養，植株生長良好。
△“生菜王”生菜
△“紅葉”和“美羅”生菜
△“紅蕾”櫻桃番茄
航天員乘組全程參與生菜和櫻桃番茄的培養與管理，采摘并食用了生菜葉片和櫻桃番茄果實，并通過鮮活的綠色環境和適度的植物栽培操作，調節了自身情緒和心理狀態。
△航天員乘組在軌采摘并食用生菜
此外，櫻桃番茄果實收獲后進行留種并隨飛船下行，在地面開展了櫻桃番茄種子第二代培養試驗，并與在軌培養的第一代櫻桃番茄進行了對比分析。
中國空間站的“太空菜園”不僅為航天員提供了新鮮的食物，更為后續持續開展多類果蔬在軌培養技術的驗證和生產奠定了重要技術基礎。隨著在軌植物栽培技術的不斷進步，未來航天員乘組的太空生活將更加綠意盎然，“植”得期待！
（來源：中國載人航天）
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