國際空間站種植的4株辣椒開花NASA
近地軌道空間站微重力環境下，應種植那些摘了就能吃的即食性果蔬，因為微重力條件下烹飪加工食物難度很大；此外，還要考慮植物的易栽培性、易管理性，以及組織體積、組織能耗產出率等。
◎本報記者唐芳
近日，國際空間站女太空人梅根·麥克阿瑟吃上了“太空”辣椒。
今年7月，這批辣椒開始在國際空間站內種植，最近迎來了豐收。麥克亞瑟把辣椒切碎製作了一個玉米卷餅，還在社交媒體上發佈圖文直呼“美味”。
如何給長期駐留空間站的太空人提供新鮮食物，一直是令人頭疼的問題。世界各國一直沒有停下太空種植實驗的脚步。據不完全統計，現時已經有包括辣椒、草莓等在內的上百種植物種子，被先後送入國際空間站進行培育。這其中，辣椒是太空種植實驗中最受歡迎的食物之一。
為什麼辣椒如此受青睞？什麼樣的植物適合太空種植？太空種出來的食物有沒有輻射，可以直接吃嗎？對此，科技日報記者專訪了“月宮一號”總設計師、北京航空航太大學教授劉紅。
挑選在太空種植的植物有講究
“辣椒的維他命C含量比較高，甜椒、水果椒、菜椒等，吃起來口感清新；辣椒會開花，觀賞度也高，氣味清爽。”劉紅對記者說，除此之外，辣椒也比較適合在太空環境下種植，辣椒苗植株小，占空間少，枝丫較為堅挺，株型在微重力下支撐性較好。不僅如此，辣椒還比較“皮實”，抗逆性較好，容易成活。
當然，除了辣椒，適合長期在太空種植的植物也不少。劉紅指出，在太空培育植物對太空人進行生命保障，首先要計算人類在太空中對熱量、維他命、微量元素等營養物質的總體需求，再計算哪些植物搭配在一起能够滿足這些需求；其次，近地軌道空間站微重力環境下，應種植那些摘了就能吃的即食性果蔬，因為微重力條件下烹飪加工食物難度很大；此外，還要考慮植物的易栽培性、易管理性，以及組織體積、組織能耗產出率等。
“具體來說，對於圍繞建設月球、火星基地等開展的載人深空探測活動，要保證人的熱量攝入，需種植如小麥、大豆等糧食作物；蔬菜要多樣化，以滿足人的生理和心理需求，可種植生菜、小白菜、小油菜、辣椒、茄子、蕃茄等，黃瓜是爬藤類植物，很占空間，但是清脆爽口，如果種植需牢牢固定住，防止藤蔓飄滿艙；水果的話，種植草莓就不錯，占空間小、掛果多。”劉紅說。
60年世界載人航太史，數百比特太空人進入過太空，太空人長期執行太空任務已成為大勢所趨。其中最久的一次，當屬俄羅斯太空人瓦列裏·波利亞科夫，他在國際空間站連續駐留了437天。太空人在太空中的食物補給問題，一直是人們關注的焦點。
“早期的太空食物像牙膏一樣，蔬果、肉類全部加工成糊狀，擠出來吃。後來發展成預加工的整塊食物，可以辨認出食物種類。現在，地面上的食物基本都能帶上太空，不過除了新鮮水果，其他食物都是預加工的壓縮食品、罐頭食品、包裝食品，吃之前大多要先加熱。”劉紅介紹道。
“只吃包裝好的長期儲存食物，時間久了難免乏味。對於時間更長或者距離更遠的探測任務而言，攜帶太多的天然食物，可能就會壞掉，所以需要另外一種生命保障系統。”劉紅解釋道，人的生命保障就是保障人對氧氣、水和食物等的需求，囙此在太空種植物非常重要，可以一舉三得。“植物光合作用消耗二氧化碳，產生氧氣。太空人日常工作生活會產生很多廢水，廢水淨化之後可以灌溉植物。植物的蒸騰作用將水蒸發到空氣中，可以冷凝製成優質的空氣冷凝水。這種水淨化後自然清新安全，人的心理接受度也更高。”劉紅說。
給“太空植物”澆水是門大學問
近地軌道太空環境的特點是微重力。“電梯下墜的那一刻，就接近微重力的狀態。”劉紅說，“太空微重力環境對植物栽培工藝的影響非常大。植物生長的必要條件有光、溫、水、氣、肥，而在太空中給植物供水就是一項巨大的挑戰。”
植物缺水時才需要供水，在太空中也是一樣，可是把握澆水時機卻是個科技活。“地面上可使用感測器檢測土壤濕度，做到及時澆水；空間站受微重力影響，水珠會附著在感測器上，導致感測器失靈，明明基質已經缺水，感測器卻可能還顯示水分充足。”劉紅介紹說，所以空間站澆水是先把水全部抽出來，然後進行氣水分離，最後再把水打進基質，定時進行這一整套迴圈操作。“這就導致雖然植物培養箱種植面積不大，配套的水泵、閥門、筦道等附屬物卻是一套龐大的裝置。”
“現在‘太空種菜’已經不是特別高技術、高難度的事了。太空種植除了供水比較麻煩，其餘的光、溫、氣、肥都有較好的解決方案。”劉紅指出，現時最重要的是系統地研究清楚太空中植物生長的科學規律。以小麥為例，它在太空種植的產量跟地面上有什麼區別？在太空中進行光合作用產生氧氣和吸收二氧化碳有怎樣的規律？生成物質的營養成分跟地球上有什麼差別？這些都是各國科學家迫切想要探尋的問題。
據悉，上世紀70年代起，陸續有科學家和太空人嘗試在空間站內種菜，但是由於各種原因，許多嘗試都失敗了。經過幾十年的不懈努力，俄羅斯太空人於2003年第一次吃到了在太空種出來的生菜，國際空間站2016年培育出第一朵在太空盛開的百日菊。近年來，世界各國在空間站的幾百次種植實驗，為開闢“太空菜園”打下了堅實基礎。
太空出品果實外形口感與地球出品相似
不過，也有網友表示擔心，在太空種的菜會受到輻射影響嗎？種出來的食物可以直接食用嗎？
“空間站艙室內的輻射在安全值以內，太空植物也是在滿足植物生長條件下種植出來的，所以果實的顏色、外形、口感跟地球上沒有本質差异。但茄果類蔬菜的維他命C含量會更高一些，可能是艙室輻射比地球上略高，刺激了植物合成更多的抗氧化物質。”劉紅指出，事實上，太空的微重力環境和輻射環境對植物都會有影響，世界各國都還在進行持續研究。
劉紅指出，太空種植的食物都要採集樣品。以青椒為例，其葉子、根部或者整棵植株會被冷凍起來，帶回地面進行分析。美國國家航空航太局（NASA）曾將生菜帶回地球，檢測其是否有對人體健康有害的微生物，最後證明是安全的。
那麼，把種子帶到太空直接種植，與將種子進行太空實驗後帶回地球種植，收穫的食物有何不同？
劉紅解釋道，太空誘變育種是把種子帶到太空，讓種子暴露在外太空宇宙射線之下。宇宙射線會把大多數種子“殺死”，極少數倖免於難的種子再被帶回到地球種植。比如，我國嫦娥五號曾搭載一批種子“上天”，在“奔月之旅”歸來後，一部分水稻、苜蓿和燕麥種子已經在實驗室裏出苗，對進一步的科學研究具有重要價值。不過，即使是“倖免於難”，這些種子其實大多數也已是“殘疾”。其中只有極少數會產生人類希望看到的性狀，比如曾經有“太空種子”長出了巨型南瓜。
“太空艙內種出的植物則完全不同。空間站艙室內本身有很好的防護，所以不會導致植物產生變異。”劉紅說。