火星種土豆，我們是認真的，請看各國科學家都做了什麼？

翻譯：李風華

來源：De Gruyter Open

責編：魏玲海

審校：鄭永春

Credit: NASA

對太空農業的研究，導致了地球上的眾多進步（如溫室大棚和垂直農場中用到的LED照明、馬鈴薯育種新技術等）。雖然，現在仍面臨許多技術困難，但植物和相關生物系統將成為在月球、火星，甚至更遠星球上生存系統的主要組成部分。

美國國會於2017年3月批准，將195億美元用於2017年NASA的太空探索，人類登陸火星將比以往任何時候，都更接近現實。

國有企業和私營企業加快了重返月球和首登火星的計劃。如今，他們有一個新的關注點，在極端環境中如何維持人的生命和生產力。植物，特別是農作物，將成為再生生命支持系統的重要組成部分，因為它們提供食物、氧氣、凈化二氧化碳，並且有助於水的回收，這一切都是以自我再生或生物再生的方式進行的。毫無疑問，植物在任何長時間和遠距離的人類太空探索中都非常必要。該領域已有大量研究，不僅有先進的太空農業，同時也促進了地球上的許多技術進步，如溫室大棚和垂直農場中用到的LED照明，新的馬鈴薯育種技術等)。

垂直農場，一種新型室內的農作物種植方式（圖片來源：pixabay）

NASA肯尼迪航天中心的雷蒙德·M·惠勒博士，最近發表在《開放農業》上的一篇文章，豐富而全面地介紹了在過去和現在，世界各國對人類太空探索中的生物再生、生命維持、環境可控農業的貢獻。該文涵蓋了大部分國際團隊的主要進展，介紹這些工作的一些技術轉讓在地球上的價值。

在太空中，利用植物讓人類生存並富有生產力，這個想法無論在概念上還是在科學探索中並不新鮮。但這篇文章中所介紹的各國歷史上的眾多研究，將是太空人工生態系統的行業研究和任務設計的基礎。

該領域的研究，始於20世紀50年代和60年代，傑克·邁爾斯和其他研究人員為美國空軍和國家航空航天局（NASA）研究藻類植物在氧氣生產和清除二氧化碳中的作用。

從上世紀60年代開始，俄羅斯西伯利亞克拉斯諾雅茨克的研究人員，研究了藻類生產和可控環境農業。他們測試了一些人類群體所消耗的空氣、水和食物，大部分食物由小麥和其他作物提供。

NASA在上世紀80年代早期，發起了「受控生態生命保障系統計劃」，測試在受控環境中生產的小麥、大豆、馬鈴薯、萵苣和甘薯。這些研究為肯尼迪航天中心20平方米的室內封閉測試鋪平了道路。

大約在同一時間，日本研究人員在青森縣開發了密閉生態實驗設施（CEEF），研究密閉系統中的植物、人類、動物和廢物回收系統。CEEF擁有150平方米的植物生長面積，提供了可供兩人和兩隻山羊食用的、幾乎完整的飲食，包括空氣和再生水。

歐洲航天局的梅麗莎計劃，始於上世紀80年代末，嘗試用生態方法提供氣體、水和回收材料，以維持太空生活，後來擴大到植物測試。

加拿大威爾夫大學的研究小組在1994年成立研究機構，來開展太空作物研究。幾年後，他們相繼開發出複雜的大棚內低壓植物生產室，用於太空作物測試，並擴大了測試範圍，進行廣泛的可控環境農業主題研究。

最近，北京航空航天大學的研究小組設計、建造和測試了一個封閉的生命支持設備（月宮1號），其中包括一個69平方米的農業模塊，可用於三人的空氣、水和食物生產。

這些太空農業的跨國研究，帶來了新技術和新發現，包括首次使用發光二極體來種植作物、首次展示垂直農業、利用水培方法來種植地下作物如馬鈴薯和甘薯、作物產量超過記錄、確定揮發性有機物（如乙烯）產率的技術、使用新方法控制供水、處理和回收廢物用於作物生產系統的方法等等。

太空農業研究有益於陸地和可控環境農業研究，同時受益於此，未來仍是如此。目前仍存在許多技術難題，但當人類在月球、火星，甚至更遠的太空建立基地時，植物和相關的生物系統將成為我們賴以生存的重要組成部分。

在美國國家航空航天局數項太空植物實驗中負責微重力實驗設計、來種植植物的首席研究員加里·W· 斯圖特博士說:

「雷·惠勒博士寫下了人類太空開拓事業這段完整而令人驚嘆的歷史。這鑒於他對於項目開發以及相關成就等的深刻理解，文章強調了世界各國科學家和工程師的突出成就和貢獻，帶領太空探索研究走向成熟。他在項目中詳細闡述了問題、挑戰、成果和貢獻，展示地球以及太空將如何從中受益。他強調，研究結果將不會通過宣言來實現，而是通過國家間和人與人之間的合作、以及研究機構的持續承諾來實現。他的文章是任何對太空農業有興趣的人的必讀文章。」

原文鏈接：

https://www.sciencedaily.com/releases/2017/03/170330153937.htm

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