什么样的植物可以选入空间“花园”

国际空间站种植的四个辣椒开花。国家航空与航天局

在近地轨道空间站的微重力环境下，应该种植那些即食的水果和蔬菜，因为在微重力下烹饪和加工食物非常困难。此外，还应考虑植物的易栽培性和易管理性、单位体积、单位能耗和产出率。

近日，国际空间站女宇航员梅根麦克阿瑟吃到了“太空”辣椒。

今年7月，这批辣椒开始在国际空间站种植，最近迎来了大丰收。麦克阿瑟辣椒被剁碎做成墨西哥卷饼，社交媒体上还贴出图片称其“美味”。

如何给长期在空间站的宇航员提供新鲜的食物，一直是一个让人头疼的问题。世界各国从未停止太空种植实验的步伐。据不完全统计，目前已有包括辣椒、草莓在内的数百种植物种子送往国际空间站培育。其中，辣椒是航天种植实验中最受欢迎的食物之一。

为什么辣椒这么受欢迎？什么样的植物适合太空种植？太空中生长的食物有辐射吗？可以直接吃吗？对此，《科技日报》记者采访了“龚玥一号”总设计师、北航教授刘宏。

仔细选择种植在太空中的植物。

“辣椒的维生素C含量比较高，还有甜椒、水果椒、蔬菜椒等。味道新鲜；辣椒会开花，度数高，气味清新。”刘宏告诉记者，除此之外，辣椒也适合在太空环境中种植。辣椒苗小，占用空间少，枝条更强，在微重力下支撑性更好。不仅如此，辣椒还“皮实”，抗逆性好，容易成活。

当然，除了辣椒，还有很多适合在太空长期种植的植物。刘宏指出，在太空中培育植物来支持宇航员的生活，首先要计算人类对太空中热量、维生素、微量元素等营养物质的总需求，然后再计算哪些植物能够共同满足这些需求。其次，在近地轨道空间站的微重力环境下，应该种植那些即食的水果和蔬菜，因为在微重力下烹饪和加工食物非常困难。此外，还应考虑植物的易栽培性和易管理性、单位体积、单位能耗和产出率。

“具体来说，围绕月球和火星基地建设的载人深空探测活动，需要种植小麦、大豆等粮食作物，以保证人们的热量摄入；蔬菜应该多样化，以满足人们的生理和心理需求。生菜、大白菜、油菜、辣椒、茄子、西红柿等。可以种植。黄瓜是一种攀援植物，占据了很大的空间，但却清脆爽口。如果是种植的话，要固定牢固，防止藤蔓飘得到处都是。如果是水果，种草莓就好，占用空间少，结果多。”刘宏说。

在世界载人航天60年的历史中，曾有数百名宇航员进入太空，长期以来，宇航员执行太空任务已成为大势所趋。最长的是俄罗斯宇航员瓦列里波利亚科夫，他在国际空间站连续停留了437天。宇航员在太空中的食物供应问题一直是人们关注的焦点。

“早期的太空食物就像牙膏。所有的水果、蔬菜和肉都被加工成糊状，挤出来吃。后来发展成一整块的预加工食品，可以识别食物的种类。现在，地面上的食物基本都可以带入太空，但除了新鲜水果，其他食物都是预加工的压缩食品、罐头、包装食品，大部分都要加热后才能吃。”刘宏介绍。

“只吃包装好的长期储存的食物，时间长了难免会无聊。对于更长或更远的探索任务，携带太多的天然食物可能会分解，因此需要另一个生命支持系统。”刘宏解释说，人类生命的保障是保证人们对氧气、水和食物的需求，所以在太空中种植植物是非常重要的，这样可以一举两得。“植物光合作用消耗二氧化碳并产生氧气。宇航员在日常工作和生活中会产生大量的废水。废水净化后，可以灌溉植物。植物的蒸腾作用将水分蒸发到空气中，可以凝结成高质量的空气冷凝物。这种水净化后自然清新安全，人们的心理接受度也更高。”刘宏说。

给“太空植物”浇水是一个大学问题。

近地轨道空间环境的特点是微重力。"电梯坠落的那一刻，接近微重力状态."刘宏说：“太空微重力环境对植物栽培技术有很大影响。植物生长的必要条件是光、温度、水、气和肥料，向太空中的植物供水是一个巨大的挑战。”

植物只有缺水时才需要供水，在太空中也是如此，但掌握浇水时机是一项技术工作。“在地面上，传感器可以用来检测土壤湿度，从而及时浇水；在空间站微重力的影响下，水滴会附着在传感器上，导致传感器失效。很明显，基底缺水，但传感器也可能会显示有足够的水。”刘宏说，因此，空间站的浇水是先把所有的水抽走，然后把气体从水中分离出来，最后把水抽到母体中，并周期性地进行这一整个循环操作。“这导致植物培养箱的种植面积虽然不大，但配套的水泵、阀门、管道等配件却是一套庞大的装置。”

“现在‘太空种菜’已经不再是一件特别高科技和困难的事情。除了供水，空间种植也比较麻烦，其他光、温、气、肥都有比较好的解决方案。”刘宏指出，目前最重要的是系统地研究植物在空间生长的科学规律。以小麦为例。它在太空的输出和在地面的输出有什么区别？太空中光合作用产生氧气和吸收二氧化碳的规律是什么？产生的物质和地球的营养成分有什么区别？这些都是全世界的科学家都渴望探索的问题。

据报道，自20世纪70年代以来，科学家和宇航员相继尝试在空间站种植蔬菜，但由于各种原因，许多尝试都失败了。经过几十年的不懈努力，俄罗斯宇航员于2003年在国际空间站201首次食用了太空种植的生菜。

太空出品果实外形口感与地球出品相似

不过，也有网友表示担心，在太空种的菜会受到辐射影响吗？种出来的食物可以直接食用吗？

“空间站舱室内的辐射在安全值以内，太空植物也是在满足植物生长条件下种植出来的，所以果实的颜色、外形、口感跟地球上没有本质差异。但茄果类蔬菜的维生素C含量会更高一些，可能是舱室辐射比地球上略高，刺激了植物合成更多的抗氧化物质。”刘红指出，事实上，太空的微重力环境和辐射环境对植物都会有影响，世界各国都还在进行持续研究。

刘红指出，太空种植的食物都要采集样品。以青椒为例，其叶子、根部或者整棵植株会被冷冻起来，带回地面进行分析。美国国家航空航天局(NASA)曾将生菜带回地球，检测其是否有对人体健康有害的微生物，最后证明是安全的。

那么，把种子带到太空直接种植，与将种子进行太空实验后带回地球种植，收获的食物有何不同？

刘红解释道，太空诱变育种是把种子带到太空，让种子暴露在外太空宇宙射线之下。宇宙射线会把大多数种子“杀死”，极少数幸免于难的种子再被带回到地球种植。比如，我国嫦娥五号曾搭载一批种子“上天”，在“奔月之旅”归来后，一部分水稻、苜蓿和燕麦种子已经在实验室里出苗，对进一步的科学研究具有重要价值。不过，即使是“幸免于难”，这些种子其实大多数也已是“残疾”。其中只有极少数会产生人类希望看到的性状，比如曾经有“太空种子”长出了巨型南瓜。

“太空舱内种出的植物则完全不同。空间站舱室内本身有很好的防护，所以不会导致植物产生变异。”刘红说。