2006年3月4日 星期六

科學家擬建太空溫室 2020年月球上可種蔬菜

據《基督教科學箴言報》5月13日報道,在月球和火星上建立基地,一直是人類的夢想。要建立基地就面臨一個吃飯問題,新鮮萵苣或熟透的西紅柿通常是許多家 庭餐桌上的日常食品。但對於那些要在月球或火星上守侯一年多時間的宇航員來說,這些地球上最平常不過的蔬菜卻是讓他們垂涎三尺的美食。不管,據一些科學家 預測,到2020年前後,太空溫室將使月球上種蔬菜的夢想變成現實。太空探索需要太空溫室

科學家指出,要解決未來在月球和火星基地工作的宇航員吃到新鮮蔬菜問題,最好的辦法就是建造太空溫室。也許不久的將來,太空溫室可以為宇航員提供滿足他們日常需求的蔬菜,從另一方面講,這還能降低長期進行太空探索的成本。

果真如此,宇航飛船未來就幾乎不需要攜帶冷凍食品,飲用水,甚至氧氣了。雖然這聽上去有些遙遠,但事實上,科學家們正在地球一些實驗室以及加拿大迪溫島和北極圈等環境十分惡劣的地區,進行溫室實驗。佛羅裡達大學太空農業生物工藝學研究教育中心的主任羅布·菲爾表示:『如 果將來再執行一個為期一年的太空探索任務,宇航員可能會有足夠的食品和水。但對於火星探索任務而言,這可能有很大的難度,我們必須開發出一種循環或生物再 生生命保障系統,這樣一來,植物纔能從我們廢物的中再生出食物。在生產食物的過程中,我們還可以生成氧氣,對水進行淨化。』佛羅裡達大學太空農業生物工藝學研究教育中心位於蓋恩斯維爾,是美國宇航局下屬的一個研究機構。

美國總統布什在今年1月提出了新太空計劃,聲稱最早將於2015年讓宇航員重返月球,接著在2020年後,以月球為跳板,對火星進行探索。但由於火星環境惡劣,這對於溫室和裡面植物的生存都是巨大的挑戰。火星的白天溫度為50華氏度,而夜晚的溫度則下降至零下200華氏度以下,這種巨大的溫差有可能會使溫室外部結構出現裂縫,從而由於內部環境過冷,裡面的植物無法繼續生存。

此外,薄薄的火星大氣層還不能遮擋住紫外線的輻射,再加上火星表面的氣壓不足地球的1%,在這種條件下,溫室中的植物有可能會被曬乾,同時還影響到溫室結構的穩定性。火星上的光照時間大約只是地球的一半,為了植物的生長,科學家有可能還得人工造光。

火星種植植物困難重重

但科學家並沒有被困難嚇倒,他們正在研究基因改良植物,如能夠忍受陰暗和乾旱等惡劣環境的植物,而且還在開發可隨環境變化而變化的溫室結構的新材料。

迪溫島可控環境系統研究中心主任、圭爾夫大學環境生物學教授邁克爾·迪克遜博士說:『有一件事是肯定的,那就是如果沒有植物和為我們進行大量循環的微生物系統的話,太空溫室中的植物就不可能存活。我們不得不解決管理問題和為我們提供所需食物,飲用水和氧氣的植物生產系統的能量條件,以及消耗我們二氧化碳的植物生產系統。』

迪 溫島可控環境系統研究中心有20多個研究植物生長的不同大小和壓力的實驗室,長期以來對在富含營養的溶液而不是土壤中生長的萵苣進行研究。該研究所還將對 甜菜,大豆,西紅柿以及胡椒等植物進行研究。實際上,美國康奈爾大學的食物專家已提出了一個可供6名宇航員生存10天的蔬菜食物菜單。

盡 管科學家對月球表面了解甚多,但卻從來沒有對火星土壤做過實驗,因此,科學家目前還不清楚火星土壤是否對人體有害,是否可以供植物生長。但有個好消息就 是,科學家找到了火星曾經存在水的證據。迪克遜博士說:『水是否存在,我們是否能獲得大量的水,這又是一個問題。如果火星上沒有水,那麼如何構建火星生命 保障系統事實上將是個棘手的問題。』但是迪克遜博士還不能確認植物是否能在低壓環境中生存。他正和菲爾博士一起進行實驗,以查明是否有必要消除低壓對植物 生長的影響。

迪克遜博士表示,在低壓環境下,水流經植物的速度非常快,由於水分無法長時間停留,植物就容易變乾。他說:『我們應該采取的措施之一就是從遺傳上消除這種反應,這樣,植物就不會將水的這種流動當作一種障礙,從而不會浪費能量。』

菲 爾博士正在使用DNA微芯片和熒光染料仔細觀察植物中的活動。不過低壓對植物也有一個好處,那就是像使植物成熟的乙烯等自然激素也會比較快地流過植物,這 樣一來,水果和蔬菜存活的時間可能會比較長。一些專家表示,研究以蔬菜為食物的舉措有可能會步調一致的進行。美國宇航局肯尼迪太空中心高級生命保障計劃植 物研究首席科學家雷蒙德·惠勒說:『我們將首先使用一些小的植物生長系統,這種系統可以每3天供應一次沙拉,或一周供應一次草莓等容易腐爛的食物。』他繼 續說:『當你在火星表面建起基地設施,那麼,你在火星執行的任務不僅有了延續性,而且功能會逐漸增大,直到火星上的生命支援功能實現完全「自治'。』

月球將扮試驗場的角色

威勒博士表示,研究人員目前正在尋找更加有效的光源,看看有沒有提供人造光的必要。而重要的初始試驗基地之一就是月球。他說:『如果科學家有什麼新想法,可以先在月球上進行試驗,成功後,再執行難度更加的火星使命。』

迪 克遜堅信某些太空溫室技術應該可以應用到地球上。比如,是否轉基因植物在火星的陰暗環境裡可以正常生長,它們甚至可以在地球的北端氣候下種植。迪克遜表 示:『如果你想在加拿大種植某種植物,在半年多的時間裡你不得不在玻璃或塑料薄膜大棚裡種植,維持棚內的溫度和光照需要耗費大量能源。但是,如果你把耐陰 暗的基因注入加拿大每種溫室植物裡,那麼在種植業中的競爭力會立即顯示出來。』

可能應用在地球的另一項潛在的太空溫室技術是植物的營養成 份控制。荷蘭普裡瓦計算機公司在加拿大的子公司目前正與迪克遜合作開發離子傳感技術,如果成功,這項技術可用來監視植物裡的每一種營養成份。他說:『你可 以以一種非常簡單而有效的方式來控制你的產品的質量。未來的太空溫室也需要這樣的技術。』

工業合作是迪克遜工作的重要部分,比如,一項正 在應用到工業上的太空技術是生物過濾系統,該系統適合象辦公大樓這類密封的環境,對裡面的空氣質量進行實時管理。第一個應用這項綽號為"呼吸牆"技術的是 加拿大生命保險公司,該公司在其1600平方英尺的會議廳的三面牆上安裝了這套空氣過濾系統,它們將室內空氣吸出去,把新鮮空氣輸到室內。在這樣的會議室 裡開會,你會感到更加精神。(編譯∕任秋凌)

沒有留言:

張貼留言