在人類邁向深空的征途上，無(wú)論目標(biāo)有多遠(yuǎn)、任務(wù)有多宏大，營(yíng)養(yǎng)始終是決定宇航員生死存亡的關(guān)鍵。

在月球、火星建立長(zhǎng)期基地之前，我們必須先學(xué)會(huì)在太空里種菜、養(yǎng)藻類，讓探索者們吃得飽、吃得好、吃得健康。

為了破解這個(gè)難題，NASA和國(guó)際伙伴們正在國(guó)際空間站上開展一系列前沿實(shí)驗(yàn)。近日隨Northrop Grumman第24次商業(yè)補(bǔ)給任務(wù)上行的幾項(xiàng)研究，正是為未來(lái)深空任務(wù)儲(chǔ)備“太空糧食”技術(shù)。

1. 植物與細(xì)菌的“太空共生”實(shí)驗(yàn)

Veg-06實(shí)驗(yàn)以紫花苜蓿（Medicago sativa）為研究對(duì)象，重點(diǎn)觀察它與根部固氮細(xì)菌在太空環(huán)境下的互動(dòng)。

在佛羅里達(dá)州NASA肯尼迪航天中心的一次飛行前實(shí)驗(yàn)中，生長(zhǎng)室內(nèi)的苜蓿植株在 LED 燈照射下。

圖源：NASA

地球上的某些植物根部有特定細(xì)菌，能直接把空氣中的氮?dú)狻肮潭ā背芍参锬芪盏酿B(yǎng)分，這是一種天然的肥料工廠。科學(xué)家想知道：微重力環(huán)境下，這種共生關(guān)系是否還能正常發(fā)揮作用？

此外，實(shí)驗(yàn)還研究了降低木質(zhì)素含量對(duì)植物的影響。木質(zhì)素是讓植物莖稈堅(jiān)硬、抵抗重力的“鋼筋”。在太空沒(méi)有重力的地方，植物可能不再需要那么多木質(zhì)素。減少木質(zhì)素后，植物殘?bào)w更容易回收利用，為下一代作物提供養(yǎng)分，形成更高效的循環(huán)系統(tǒng)。

2. 高效藻類培養(yǎng)：蛋白質(zhì)+氧氣雙豐收

除了傳統(tǒng)作物，螺旋藻（Spirulina）這種高蛋白藻類也被寄予厚望。它富含蛋白質(zhì)、B族維生素和抗氧化物，同時(shí)還能吸收二氧化碳、釋放氧氣，一舉兩得。

作為“太空表面螺旋藻”研究項(xiàng)目的一部分，植物實(shí)驗(yàn)單元中螺旋藻生長(zhǎng)的飛行前圖像。

圖源：NASA

傳統(tǒng)螺旋藻在水箱里培養(yǎng)耗水量大。日本JAXA的Space Surface Spirulina實(shí)驗(yàn)正在測(cè)試一種新型“薄膜表面培養(yǎng)”技術(shù)。它讓藻類生長(zhǎng)在薄薄的膜上，大幅節(jié)省用水，同時(shí)提高生產(chǎn)效率，為長(zhǎng)期載人飛船提供新鮮氧氣和優(yōu)質(zhì)蛋白。

3. 種子“太空歷練”：未來(lái)太空作物的底氣

種子是太空農(nóng)業(yè)的根基。它們能否經(jīng)受住太空輻射、微重力和極端環(huán)境考驗(yàn)，直接關(guān)系到未來(lái)基地能否實(shí)現(xiàn)可持續(xù)種植。

歐空局宇航員蒂姆·皮克在國(guó)際空間站上手持芝麻菜種子包的合照

圖源：NASA/ESA

ESA的Seed Vigour實(shí)驗(yàn)把多種植物種子送上空間站，研究太空環(huán)境對(duì)種子活力和發(fā)芽率的影響。此前2015年曾有過(guò)一次“火箭生菜”實(shí)驗(yàn)：英國(guó)學(xué)校的學(xué)生們種植了在太空待了6個(gè)月的生菜種子，發(fā)現(xiàn)太空種子發(fā)芽稍慢、出現(xiàn)一定老化跡象，但整體存活率和幼苗發(fā)育并未受明顯影響。

這次新實(shí)驗(yàn)將驗(yàn)證這一結(jié)論是否適用于更多植物種類，為長(zhǎng)期任務(wù)中保護(hù)種子提供科學(xué)依據(jù)。

加拿大航天局宇航員戴維·圣雅克手持一袋裝有數(shù)千顆番茄種子的袋子。

圖源：CSA/NASA

加拿大Tomatosphere 9實(shí)驗(yàn)則更加“接地氣”：180萬(wàn)顆番茄種子被送上空間站。任務(wù)結(jié)束后，這些種子將分發(fā)給美國(guó)和加拿大的學(xué)校，學(xué)生們將與地面對(duì)照組進(jìn)行盲測(cè)，親身參與“太空番茄 vs 地球番茄”的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，既是科普，也是寶貴的研究數(shù)據(jù)來(lái)源。

4.太空種糧，不只是為了吃飽

這些實(shí)驗(yàn)共同指向同一個(gè)目標(biāo)：在資源極度有限的太空環(huán)境中，建立穩(wěn)定、高效、可持續(xù)的食物生產(chǎn)系統(tǒng)。

從苜蓿的固氮共生，到螺旋藻的薄膜培養(yǎng)，再到種子的太空適應(yīng)性研究，每一項(xiàng)成果都在為人類未來(lái)在月球、火星乃至更遙遠(yuǎn)星球的長(zhǎng)期駐留鋪路。

當(dāng)宇航員們?cè)诩t色火星表面種下第一株綠色蔬菜時(shí)，他們吃的將不再只是補(bǔ)給包里的壓縮食品，而是人類智慧在太空結(jié)出的碩果。

人類奔向星辰大海，營(yíng)養(yǎng)保障永遠(yuǎn)是后勤第一課。

參考

https://www.nasa.gov/missions/station/iss-research/nutrition-research-arrives-aboard-space-station