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运用植物工厂在太空种菜 这四大秘籍必须掌握

导读: 自制一份合格、适口、健康无毒的太空口粮,都需要注意什么?

在宇宙里种菜有多难?按科幻片里的时间轴写部太空农业简史,大概会长这样:

2035年,好莱坞科幻巨制《火星救援》,宇航员马克·沃特尼自制的蔬菜大棚漏气爆炸,土豆在火星上灭绝。

2057年,灾难科幻片《太阳浩劫》,伊卡洛斯2号途径水星时,植物仓失火,飞船氧气余量告急。

2061年,美国国家地理拍摄的科幻纪录片《火星时代》,因基地遭遇火星沙暴,植物学家保罗博士精心照料的小麦死于电力不足。

很久很久之后(年代不可考),老牌环保主义电影《宇宙静悄悄》,地球环境恶化,宇航员洛厄尔将人类最后一片绿洲送进深空。

电影《火星救援》中,宇航员马克·沃特尼在火星上种植土豆。

关于未来农业的想象总是十分美好:漂浮在海洋和天空的城市里,枝叶在透明穹顶下肆意生长,水上世界风格的植物工厂遍布异星荒原。然而,在太空里当农夫是件倒霉差事。除了进取号上的红衫军,植物学家也是宇宙里的高危职业。密闭环境里的种植关乎食物供给、水氧循环、空间分配和成员的心理健康,还会因为各种稀奇古怪的理由而引发意外,比如温室漏气、连日沙暴、运费过高,或者仅仅是,嗯,宇航员排便过多。

自制一份合格、适口、健康无毒的太空口粮,都需要注意什么?鉴于以下知识会帮你的曾曾曾曾孙女在外星活下来,我们强烈建议你从头到尾仔细阅读。

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人造光源:淡粉色的太阳

在由植物所和福建三安集团共建的中科生物植物工厂内,灯光神似80年代街机厅——蓝、红、绿色的LED发光二极管以某种规律排列,把生菜叶上每一根绒毛照得清清楚楚。长久以来,科幻小说营造了一种错觉:光源比氧气和水更好解决。《火星救援》的作者安迪·威尔在小说原著中写道,火星栖息舱内的照明足以为土豆提供“大量日光”。但其实,白炽灯、荧光灯这些常见光源的光谱很杂,转化率低。换句话说,就是费电。

植物的生物量90%来源于光合作用,但植物并不是吸收所有的光:它们更青睐可见光的蓝色和红色部分,比例超过60%,因此,适当比例的红蓝复合光就能满足基本的生长需求。至于红外、紫外光,就算没有也不造成损失。

传统认为温度和二氧化碳是影响植物产量和品质的关键,但调节光源效率更高。上世纪80年代后期,NASA(美国宇航局)首次采用LED充当光源。他们在第一批测试中用红色LED照射小麦,但长出的麦子细得离谱,而且像漂白了一样。后来实验发现,添加蓝光可以纠正这个问题,绿光虽然没什么用,但能保证蔬菜卖相良好。如今,世界上多数植物工厂——NASA的Veggie计划,日本千叶大学的未来植物工厂和我国中科生物的植物工厂——都采用红、蓝、绿三色LED照明,其复合光线呈淡粉色。

在粉红色灯光下生长的莴苣。

但是植物所的“光配方”技术更进一步,为不同蔬菜和生长阶段配置了不同光谱。红光在莴苣生长后期可加快成熟,蓝光可显著提高豌豆幼苗的植株鲜重和叶绿素含量,对其他植物完全相反——蓝紫光有利于紫叶或红叶生菜着色,国际空间站上的宇航员吃的就是那种紫得发疯的罗马莴苣,另一边,照射特种药用植物的LED是白光+橙光。培养室一片净白,发光二极管制造着霓虹大爆炸,假如未来的人造太阳都这么迷幻,唔,不听迪斯科真有点不对劲(《火星救援》电影里,马克·沃特尼被困火星两年,唯一的解闷工具只有队长刘易斯留下的迪斯科舞曲)。

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