在太空種菜到底有多不容易？

我們為種菜而生

我們中的大大都人喜好侍弄一些花花卉草。如有幸糊口在農村，那必然是要刨上幾壟地種上蔬菜，以知足日常口腹所需；而如果在城市里，有一個大院子，除了在角落種幾顆蔥或大蒜外，八當作還會栽培幾棵樹木、搭個葡萄架；沒有院子的會在陽臺上放幾盆花兒，記起來的時辰澆澆水剪剪枯葉；若是連陽臺都沒有，也多半會在案頭擺一株盆栽，或是插兩支綠蘿。總之，我們的面前不克不及少了綠色，那意味著朝氣，是生命的顏色。

在花圃里種菜是一種時尚

然而那些億萬人戀慕的太空人、那些工作在數百公里高空的宇航員們就難有這般幸運，他們連吃一盤新穎的炒青菜都做不到，更別說去陽臺侍弄花卉了。

并不是說宇航員們都解脫了人世的“初級趣味”，也非忙到無暇栽花種草，而是在太空種菜簡直很難。難在哪里？且聽我一一道來。

微重力情況

太空的微重力情況是空間站的優勢地點，卻也是植物發展的最大障礙。

我們糊口在地球上，因為地面上的萬物皆有質量，地球也是個有著復雜質量的星球，于是地球對所有的工具都有吸引力，這就是重力。你吃的越多，你就越重，這是大師都懂的事理，于是人人都戀慕那些吃不胖的人。

有很多科學研究不但愿有重力介入，好比說在晶體的發展過程中，重力是一個額外的、粉碎性的力。重力經常會拉扯分子，使結晶變得不完美。而在無重力的情況中，因為各個偏向力大致不異，我們就比力輕易獲得完美的結晶體。

在空間站獲得的卵白質結晶

萬有引力與質量相關，也跟兩個物體的彼此距離相關，要想將地球引力減小100萬倍，我們需要跑到距離地球600萬公里的處所，想回家一趟很難。不外我們可以經由過程環繞地球做快速圓周活動來模擬微重力情況，當圓周活動發生標的目的外的慣性力與地球引力彼此抵消，我們就可以獲得一個近似的掉重狀況。現實上包羅國際空間站在內的絕大大都人造航天器都處于這樣的微重力狀況，它們既不會飛走，也不輕易失落下來（當然最終仍是會失落下來）。

在近地軌道飛翔的空間站制造了微重力情況

掉重對植物有什么影響？

這影響大了。

顛末數萬萬年的演化，幾乎所有的植物都順應了地球概況的重力情況，它們并不是為掉重而生的。

蒸騰感化

植物在發展過程中需要將礦物質和營養元素從根部經由過程莖輸送到葉子、花朵和果實，以知足所有細胞的代謝需要。這個過程經由過程植物的蒸騰感化來完當作：葉片上的細小氣孔經由過程披發水蒸氣，內部滲入壓的改變使植物內部發生負壓，從而驅動根部的水攜帶著養分沿著毛細管道一路上行達到需要的處所。

植物蒸騰感化

蒸騰感化的強弱與溫度、相對溫度以及空氣流動的速度有關。因為在太空微重力情況下沒有空氣對流，葉片蒸發出來的水汽會堆積在植物四周，甚至就吸附在葉片概況完全堵塞居處有的氣孔，蒸騰感化無法進行下去，植株得不到營養，植物就會被本身“淹死”。

植物蒸騰的水量很大

光合感化

光合感化是植物將光能轉化為化學能的過程。在陽光的照射下，植物經由過程葉綠素將水分化為氫和氧，同時接收空氣中的二氧化碳，將其與氫組合當作糖，覺得植物發展供給營養，多余的氧氣被釋放到空氣中。這個過程一般暗示為下面的方程式：

CO₂ + 2H₂O + 光子的光能 → [CH₂O]碳水化合物 +O₂ + H₂O

植物光合感化

由此我們看出，植物的光合感化需要陽光、二氧化碳和水，同時排出氧氣。地面的陽光與太空中的陽光不是一回事，因為厚厚的大氣層接收了太陽光中大量的紫外線、x射線、γ射線和其它高能粒子，地面的陽光沒有什么殺傷力。但在大氣層之外，陽光的直射可以等閑殺死任何一株植物。

與蒸騰感化碰到的麻煩不異，因為在太空中沒有空氣對流，植物葉片披發的氧氣會包裹在植株四周形當作氧氣“墻”，二氧化碳進不來，于是植物無法繼續進行光合感化，它會被“憋死”。

在空間站蒔植嘗試的植物

當然以人類的伶俐才智，以上兩點都不是問題，只要做好通風就可以解決。經由過程持續標的目的植物送風，在其四周形當作空氣對流，將水氣和氧氣吹走，植物就可以獲得它所需要的二氧化碳和養料。

空間站已經種出了小麥

更大的問題在于蒔植它們需要良多的電、良多的水、礦物質肥料、清潔的空氣和一塊很大的處所。這將極大地加重航天器的承擔。

電能供給

與地面種菜分歧，在太空中種菜、養花花卉草是需要耗電的。因為陽光不克不及用，我們需要合適的燈光來照射它們以完當作光合感化；我們還需要一刻不斷地標的目的它們鼓風；我們需要額外過濾空氣和水。這一切都依靠復雜的設備和電能的供給。

空間站為種菜重金打造的復雜設備

澆灌的難題

為陽臺上的盆栽澆水只需要幾秒鐘的時候，但在太空中你需要持續不竭地澆水——這需要用到專門開辟的滴灌手藝，因為太空是微重力的。

植物在發展期內的蒸發量很大，據統計，1平方米玉米地的玉米天天會蒸發失落3.7升的水，你需要在連結持續為根系供水的同時，將植株蒸發的水氣收集起來反復利用。在太空中，水是極貴重的資本，它比油貴多了。

宇航員正在澆灌生菜

合理施肥

在太空中，泥土是不克不及用的。盡管我們四周的泥土富含礦物質和植物發展必需的各類有機質，但它同時也含稀有不清的細菌、真菌和其它有害物質。在太空狹小的情況中，這些工具可能會讓宇航員生病甚至致命。所以在太空中種菜需要顛末精心篩選的種子、特制的基質和專門配制的營養素，它們都未便宜。

專門設置裝備擺設的營養硅藻土

空氣過濾

說出來你可能不信，空間站里的空氣并不如你想象的那樣新穎。這里的二氧化碳濃度比地面要高10倍，而且此中還含有更多的氨氣、丙酮、甲醇、甲醛等等氣體，這些氣體大多經由過程宇航員呼吸或腸道排出，有一些是運行的設備排放到空氣中，而氣體過濾設備并不克不及完全斷根它們。固然二氧化碳對植物有益，但其它一些氣體對植物正常發展有害。