太空中的植物栖息地

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 太空中的植物栖息地 美国航空航天局一直有致力太空 种植方面研究的项目，BRIC 就是其中 之一。BRIC 项目为 中国论文网 /8/view-12914872.htm “Biological Research In Canisters” 的缩写，意为“ 密闭空间中的生物学研 究”。该项目的研究平台是一个承载实 验的密闭系统，在 1997 年 11 月开始的 美国微重力载荷“ 哥伦比亚 ”号航天器 STS-87 项目期间首次使用，随后又被 应用于 STS-135 项目，2011 年 7 月， 该项目完成了最后一次飞行任务。 美国航空航天局位于佛罗里达的 肯尼迪航天中心 BRIC 项目负责人何塞 卡马乔说：“BRIC 项目所用的平台属 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 于快速通道型设备，一次有效载荷 6 个 月至 8 个月就可准备就绪，大多数项目 需要的准备时间比这长得多。 ” 佛罗里达大学分子遗传学教授安 娜丽莎保罗和威斯康星大学麦迪逊 分校植物学教授西蒙吉尔罗伊经美国 航空航天局选拔参与了太空生物学研究。 保罗的研究专注于缺少对引力做 出反应的未分化细胞在太空中的表现。 未分化细胞是不成熟或发育不全的细胞， 还没有获得某些特殊的结构和功能。 吉尔罗伊的研究内容则是外层空 间的低氧条件对拟南芥种子的基因发育 的影响。一般认为，根区低氧是外层空 间飞行中产生的现象，因为失重造成浮 力驱动对流，促进生物体周围的气体交 换。这反过来导致限氧条件的形成，对 植物活力和生产能力产生负面影响。 这些研究可以帮助我们理解环境 刺激的交互作用如何影响失重环境中的 植物发育。另外，植物分析将利用确定 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 的突变定制植物，使其在外层空间茁壮 成长，检验其潜力的大小。这些研究的 最终目的是为长时间的外层空间生活提 供食物，比如，要前往某个小行星或火 星。 目前用于 BRIC 项目的反应容器 体积为 17.6 厘米10 厘米10 厘米，可 安装五六个有盖培养皿固定装置。 一位宇航员利用肯尼迪航天中心 的制动设备研制了一种 RNA 稳定溶液。 这种溶液可以中止幼苗和细胞的发育， 使其就像凝结在时间中一样，停止所有 的生物活动，然后被储存在空间站的冷 冻库里，防止它们在“ 太空旅行 ”中遭到 不良环境的破坏。 一旦进入国际空间站的实验室， 在温度达到 4时，实验就会启动。与 此同时，位于地球的肯尼迪航天中心也 会在空间站加工设施里进行相同的实验， 为项目提供对照研究结果，以比较重力 作用对植物生长的影响。 之前，肯尼迪航天中心的大部分 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 工作都集中于接收、加工和发射其他中 心研制的运载工具。但是，近几年，这 里的一个工程师团队研发了一个植物栖 息地，以研究植物在微重力的太空环境 中生长的问题。 国际空间站地面加工和研究指挥 部的植物栖息地项目经理布莱恩奥纳 特说：“这是肯尼迪航天中心首次牵头 研发的空间站有效载荷大型项目。这个 植物栖息地是一个大型封闭室，可以支 持在空间站开展商业性植物研究和基础 植物研究。 ” 这是一件有效载荷，会被安装在 一个标准的加快处理实验空间站的机架 上送入太空。这个多用途载荷托架系统 为研究和科学实验提供了场所，支持跨 越许多学科的科学研究，为其提供结构 界面、动力、数据、冷却、供水及其他 环轨科学载荷所需的物资。 美国航空航天局正在空间站对植 物进行研究，以便在未来的长期太空任 务中为宇航员提供食物。而且，它们还 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 可以重复利用二氧化碳，将其转化为可 供呼吸的氧气，这对宇航员来说非常重 要。 奥纳特解释说，空间站上的多数 实验都是一些大学或研究机构的项目负 责人开发的。他说：“ 植物栖息地项目 是想通过这种努力吸引更多的研究人 T 来参与此类研究。为此，我们已经与 轨道科技公司（ORBITEC，位于威斯康 星州麦迪逊市，是一家子系统集成及高 科技开发公司）签约，请他们帮助设计、 制造此类植物栖息地。 ” 植物栖息地的设计包括控制温度、 湿度、二氧化碳水平和照明的能力。光 照是植物生长的一个重要组成部分，这 个有效载荷中使用的是发光二极管 （LED） 。实验证明，这种 LED 光可以 满足植物生长的需要。在植物栖息地内 部有一个托盘，用它来种植不同种类的 植物，为植物生长实验提供主要的结构 支持及植物根区用水，可卸载、可重构。 这个托盘由一个结构原件、一个供水装 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 置和一个标准的接入控制板组成，为种 植在上面的植物提供基础的生长要素支 持。这个设备还会为其他特殊实验提供 数据测量方面的支持，供调查人员扩展 植物栖息地的基础功能。 奥纳特说：“ 这些托盘有一整套 系统，供宇航员进行实验，把水和植物 生长需要的其他营养注入支持植物生长 的媒介，支持项目负责人根据他们想种 植的植物种类以及他们打算要做的实验 种类对其进行调整。 ”植物栖息地可以利 用空间的微重力，根据研究需要运行 30 天、60 天或 90 天。 2015 年 8 月 10 日，国际空间站 的宇航员收获了一批“ 极品红 ”长叶莴苣， 8 月 12 日，他们在全世界航空爱好者的 注视下用柠檬酸基食品安全卫生湿巾清 洁了莴苣，品尝了这种可爱的蔬菜。他 们只能吃掉其中一半，其余的要在空间 站包装冷冻，送回地球供科学分析。 美国航空航天局用于植物实验项 目的第一批实验装置于 2014 年 5 月由 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 39 号探险任务飞行工程师史蒂夫斯汪 森启动，同时，也由他负责浇水和护理。 第一批蔬菜用了 33 天成长，在被收获 后于 2014 年 10 月送回地球。在佛罗里 达州肯尼迪航天中心，这些植物接受了 食品安全分析。第二批于 2014 年 7 月 8 日由凯里启动，也让其生长 33 天后收 获。这些种子都是在空间站存放了 15 个月后才被唤醒并开始生长的。 植物栖息地有一个扁平面板灯组， 由红、黄、蓝三色二极管组成，在为植 物生长提供光照的同时，方便宇航员对 其进行观察。肯尼迪航天中心探索研究 和技术项目办公室高级生命支持项目的 负责人雷惠勒博士说，利用 LED 灯 光种植是美国航空航天局在 20 世纪 90 年代后期就提出的设想。 植物 栖息地中植物周围的紫色、粉红色调是 红灯和蓝灯组合所致，按照设计，它们 比绿光 LED 放出更多的光。在光线中 加入绿色光是为了让蔬菜看上去像能食 用的食物，而不是奇怪的紫色植物。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 惠勒说：“ 植物生长得有蓝色和 红色波长的光。从电力转换的角度来说， 这些光是效果最好的。绿光 LED 有助 于促进人类对植物的视觉感知，但是没 有红光和蓝光的帮助大。 ” 惠勒、马萨和加里斯图特博士 都来自肯尼迪航天中心，此前在美国航 空航天局位于亚利桑那州弗拉格斯塔夫 市附近的沙漠试验场研究类似的种植实 验。惠勒说，绿色栖息地将帮助他们更 多地了解受控农业环境的种植问题，比 如立体农业（将植物架摞起来，使用水 耕法种植，用红光和蓝光 LED 之类的 电灯照明） 。这种系统在亚洲有些国家 很受欢迎，在美国也开始发展。 惠勒说：“ 初步实验证明，绿色 栖息地也可以种植西红柿、蓝莓之类的 新鲜食品，它们都是良好的抗氧化剂来 源。如果能在外层空间种出这样的新鲜 食品，不光可以帮助宇航员调节情绪， 一定程度上还能够在外层空间防范辐射。 ” -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 在第一批收获的莴苣送回地面之 后，马萨和一名航天医生以及美国航空 航天局安全代表小组开始极力申请让宇 航员长期食用这种产品，因为这些莴苣 的微生物食品安全分析结果很好。 除了具有营养上的好处之外，在 外层空间种植新鲜产品会不会产生心理 上的好作用呢？亚历山德拉惠特迈尔 参与了解答这个问题的研究，他是位于 休斯敦的美国航空航天局约翰逊航天中 心的一名科学家。 惠特迈尔是美国航空航天局人类 研究项目的行为健康与绩效研究科学家。 她的团队注重与降低火星任务心理风险 相关的研究，致力宇航T 行为条件、 绩效减弱以及集体交流和心理适应方面 的研究。 惠特迈尔说：“ 未来的外层空间 飞行任务可能涉及 4 名至 6 名机组人员， 在一个有限空间里生活比较长的一段时 间，交流受到限制。提供有效训练，让 机组成员在执行任务期间具备有效的防 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 范措施，这一点很重要。 ” 防范措施可能包括让工作富有意 义，在居住环境中种植植物。惠特迈尔 说，目前的研究已经表明植物与幸福和 最佳效益相关，将植物作为长期探索任 务期间的防范措施具有很大潜力。如果 在极端的、压力很大的太空生活中有其 他物种的陪伴，对宇航员的心理帮助极