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實(shí)在是沒想到，三位航天員在太空呆了120天干出了這樣一件事，居然在太空種了一季水稻，這真是讓種花家有些出乎意料，沒想到在太空還玩了這么一出！聽說美國人也在國際空間站上種了生菜，有朋友看著中國人和美國人種的東西，表示已經(jīng)高下立見，并且看出中國人到底要干啥了！ 國際首次！太空種出水稻，收獲種子！12月4日8點(diǎn)10分，神舟十四號帶著雷霆之勢降落在了酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心旁的東風(fēng)著陸場，除了帶回來三名在太空工作了半年的航天員以外還有其他載人空間站的科學(xué)實(shí)驗(yàn)樣品，其中有幾樣?xùn)|西應(yīng)該是最能讓大家提起興趣的：在太空培育的水稻種子和擬南芥種子。 120天培育：結(jié)出了種子，驗(yàn)證了一個理論 實(shí)驗(yàn)是從2022年7月29日開始的，從注入營養(yǎng)液啟動實(shí)驗(yàn)到11月25日結(jié)束實(shí)驗(yàn)，本項目共在軌開展實(shí)驗(yàn)約4個月，完成了擬南芥和水稻種子萌發(fā)、幼苗生長、開花結(jié)籽全生命周期的培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，在此期間航天員在軌進(jìn)行了三次樣品采集：
你會發(fā)現(xiàn)航天員特別對花期的植物做了樣品采集，因?yàn)檫@次實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證一個理論，中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心鄭慧瓊研究團(tuán)隊提出的“微重力條件下高等植物開花調(diào)控的分子機(jī)理”。 開花結(jié)果是地球上大部分開花植物繁衍所必須經(jīng)歷的過程，特別是人類的主糧與瓜果蔬菜類植物，幾乎都會經(jīng)歷一個開花結(jié)果的過程，如果只開花不結(jié)果，那么農(nóng)民朋友一定會罵種到了雄貨，但要是連花都不開，估計連罵都罵不出來了，那一定是見鬼了！ 但作物離開了地球的重力環(huán)境后到底還會不會開花，又是怎樣的開花結(jié)果過程，對授粉到底有沒有影響，在過去的幾十年內(nèi)，蘇聯(lián)和美國的空間站以及后來的國際空間站上都經(jīng)歷的大量的試驗(yàn)，終于搞清楚了萌發(fā)、生長、開花和產(chǎn)生種子的過程。 但范圍主要是集中油菜、小麥和豌豆等僅有的少數(shù)幾種作物在空間環(huán)境中完成了結(jié)實(shí)的試驗(yàn)驗(yàn)，仍然需要更多實(shí)驗(yàn)來研究如何控制植物發(fā)育的關(guān)鍵環(huán)節(jié)開花的調(diào)控機(jī)理，以改進(jìn)空間植物培養(yǎng)技術(shù)和探索更多的適應(yīng)空間生命保障要求的糧食作物生產(chǎn)提供指導(dǎo)。 “微重力條件下高等植物開花調(diào)控的分子機(jī)理”就是為這個計劃鋪路的，7月24日，我國空間站問天實(shí)驗(yàn)艙成功發(fā)射并與天和核心艙交會對接，問天實(shí)驗(yàn)艙搭載了生命生態(tài)實(shí)驗(yàn)柜、生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)柜等科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜中就包含了這個試驗(yàn)所需的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。 7月28日，載有實(shí)驗(yàn)樣品擬南芥種子和水稻種子的實(shí)驗(yàn)單元，由航天員安裝至問天實(shí)驗(yàn)艙的生命生態(tài)通用實(shí)驗(yàn)?zāi)K中，通過地面程序注入指令于7月29日啟動了實(shí)驗(yàn)。第一財經(jīng)就曾在8月29日報道，矮稈水稻和高桿水稻長勢良好，分別已經(jīng)長至5~6厘米和30厘米。 水稻在空間站的長勢是最讓人關(guān)注的，微重力對水稻影響很大，比如株高、分蘗數(shù)、生長速率、水分調(diào)控、對光反應(yīng)、開花時間、種子發(fā)育過程以及結(jié)實(shí)率等，變化非常奇特，目前統(tǒng)計到如下特征：
其中開花和灌漿以及穎殼閉合過程受到基因表達(dá)調(diào)控，現(xiàn)在這個試驗(yàn)“開花結(jié)果”了，可以將種子帶回研究！而且不僅采回了開花過程中的樣品，還采集了實(shí)驗(yàn)完成后擬南芥種子保存在4攝氏度低溫存儲柜中，神舟十四號飛船返回時帶到了地面，之后將被轉(zhuǎn)運(yùn)至上海實(shí)驗(yàn)室做進(jìn)一步檢測分析。 國際空間站種生菜：宇航員還吃了論種植，其實(shí)國際空間站還是先行者，NASA官網(wǎng)上一篇發(fā)表于2015年8月8日的報道就記錄了國際空間站上種植蔬菜的過程： 2014年5月，第一批“枕頭”（一種預(yù)置好包裹了種子并已經(jīng)高溫去除微生物的營養(yǎng)土包）被遠(yuǎn)征39的飛行工程師史蒂夫-斯旺森激活、澆水并照料。經(jīng)過33天的生長，這些植物在2014年10月被收割并返回地球。經(jīng)過美國宇航局肯尼迪航天中心的分析，這些植物完全符合食用要求。 之后多個植物“枕頭”被激活，國際空間站上也收獲了多次蔬菜以及蔬菜的種子，并且還在空間站存放了15個月后再次進(jìn)行發(fā)芽實(shí)驗(yàn)，均獲得了成功，宇航員們還嘗試使用各種燈光，測試哪種光合效率最高，最后選定了一種紫紅色的燈光，對于人類眼睛來說，在這種燈光下看東西很不適應(yīng)，但植物卻恰恰喜歡這種波段的光線。 另外宇航員們還采用各種培育方式、“枕頭”法、水培法、氣培法等等，因?yàn)樵谔罩心嗤潦且环N無法大量提供的資源，而水和空氣則相對比較容易，因此水培和氣培在太空可能更有前途。 到2017年為止，國際空間站上種植了生菜、蘿卜、豌豆、百日草花和向日葵這五種植物，并且都獲得了成功，宇航員們還親口嘗試了新鮮“出艙”的生菜，那個感覺，可比從地球帶上去的蔬菜包新鮮多了。 天宮和國際空間站種植：代表了兩個迥異的方向 天宮種水稻，國際空間站種生菜、蘿卜、豌豆......，似乎都是植物，但了解農(nóng)業(yè)的朋友一眼就看出來了，中國人想在太空培育主糧植物，而國際空間站則一個勁的在種蔬菜滿足口腹之欲，雖然兩個都是拿來吃的，但意義完全不一樣。 主糧作物是農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵，周期長、產(chǎn)量高、種植難度很大，而蔬菜則周期短、產(chǎn)量高、種植相對容易，但主糧可以提供大量的碳水化合物，而蔬菜則只能提供維生素、礦物質(zhì)、膳食纖維以及少量的蛋白質(zhì)、脂肪和淀粉，讓各位吃三天白米飯應(yīng)該沒啥大問題，只是難以下咽，但要是連續(xù)吃三天蔬菜，估計各位臉都能綠了！ 長期的深空旅行，只依靠從地球上帶去的食物顯然是不夠的，最好就是能建立一座全自動生產(chǎn)糧食蔬菜的溫室，只要輸入光、水、大氣和營養(yǎng)物質(zhì)就能源源不斷的供應(yīng)糧食，在宇宙飛船中的水和植物所需的二氧化碳以及營養(yǎng)物質(zhì)等都可以循環(huán)利用，而且人和植物還可以構(gòu)成“共生”關(guān)系，互相為對方提供所需的氣體，形成良性循環(huán)。 這就是為未來的深空旅行準(zhǔn)備的，比如載人登陸火星，甚至載人木星與土星計劃等，如果有這樣的溫室，那么補(bǔ)給的攜帶量可以降至最低！而在更遠(yuǎn)的星際移民時代，這樣的設(shè)備也是不可或缺的，所以大家就反應(yīng)過來了，這中國人真是計劃“星辰大?！卑?，而且還真有條不紊的展開，剛建成天宮就開始種水稻了。 延伸閱讀：如何制造人工重力？天宮和國際空間站都是在微重力下培育植物，這和地球上一個重力環(huán)境下差別確實(shí)挺大的，假如給植物制造一個重力環(huán)境，難度到底有多大呢？ 人工重力是造不出來的，只能模擬 真正的重力只有在大質(zhì)量天體的作用下才能產(chǎn)生，目前只能以“離心力”來模擬重力環(huán)境，如果能滿足幾個要求，人體是無法感知到底是重力還是離心力給予“腳踏實(shí)地”感覺的，人的感覺其實(shí)很好欺騙，但要以離心力模擬出重力卻不是那么簡單，大致有如下幾個要求：
球形物體旋轉(zhuǎn)時除了了“赤道以及附近的低緯度區(qū)域”內(nèi)壁的“重力”是垂直或者大致垂直以外，其他都是傾斜的，不僅人會眩暈，重物掉落也會以超出你想象的曲線墜落。 而環(huán)形重力模擬的結(jié)構(gòu)，上世紀(jì)七八十年代的太空城市科幻配圖中非常流行，好萊塢近些年拍攝的《太空旅客》和《極樂空間》中都有類似的案例，有興趣的朋友可以去再去刷一遍。 那么要實(shí)現(xiàn)0.5G的重力加速度，速度控制在2轉(zhuǎn)/分，這個模擬重力的結(jié)構(gòu)需要多大呢？套用如下公式即可： 0.5G的環(huán)境即為：4.9M/S^2，w要求為2轉(zhuǎn)/分，換算成弧度約0.2094395弧度/秒，那么可以得出所需要的半徑為R=111.7M，請注意是半徑，也就是說這個結(jié)構(gòu)的直徑大約在220米左右，以目前而言，就算是國際空間站也達(dá)不到這個要求。 說這種巨型結(jié)構(gòu)還得到未來的空天飛機(jī)時代去制造，對現(xiàn)在的火箭而言，如果不是生死存亡的時候，估計沒有一個國家想要用一次次火箭運(yùn)送結(jié)構(gòu)去太空搭建一個如此龐大的結(jié)構(gòu)。 |
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圖源：微博大佬AD-Astra
