编者按

离开地球家园，飞向浩瀚太空，开展长时间、远距离、多乘员深空探测和地外星球开发，是人类未来航天技术发展的必然方向，而建立受控生态保障系统是解决航天员生命保障问题的根本途径。日前，神舟十一号航天员景海鹏为网友们讲解了在天宫种植生菜的过程。这是我国首次在太空人工栽培蔬菜，为探索太空迈出了重大一步。

中国航天首次实现太空种菜

所种品种

生菜

中国航天员科研训练中心环控生保研究室副研究员王隆基介绍说，选择栽培生菜有以下原因：一是生菜的生长周期是一个月，此次神舟十一号在轨时间恰好是30天；二是生菜种植技术比较成熟；三是生菜可食用，在后续的在轨实验中可以作为食材；四是生菜是老百姓比较常见的，有利于进行科普宣传。

此外，专家表示，土豆、红薯、小麦和大豆是很好的选择，因为它们能提供大量的碳水化合物。以土豆为例，土豆是块茎植物，这意味着可以在地下存储。在获得等量阳光的时候，能够产出两倍于其他作物的食物产量。

所用基质

蛭石

与地面种植使用土壤不同，此次神舟十一号所种生菜使用的基质是蛭石。蛭石是一种矿物质，具有很强的吸水性，水分在其中传导非常均匀，即使是在地面有重力的情况下，向上吸附都非常流畅。

所用固件

3D打印

太空中，植物在失重情况下处于漂浮状态。神舟十一号使用了白色箱体固定生菜系统，使用时仅需像积木一样把各个固件组装起来即可。这些固件都是3D打印的，使用材料为轻便的尼龙性材料，白色和绿色的对比，具有很好的视觉效果。它上面有两个器件，一个用来测量土壤中的水分和养分参数，另一个用来在植物生长后期在封闭情况下测量植物光合作用。

所用照明

LED照明系统

万物生长靠光照，在太空环境中，植物的生长同样要靠光照。此次神舟十一号中所种的生菜，正是通过LED照明系统来实现生长的。系统包括红、蓝、绿三种颜色，主要偏红色。专家介绍说，生菜对红光吸收效率非常高，在红光照射下能生长得很好；绿光的使用，能优化生菜的视觉效果；蓝光则能对植物形态舒展有较强作用。

使用LED灯栽培植物的概念可追溯至20世纪90年代的NASA计划。计划设置了专门的探索研究及科技专案办公室，由航天专家雷·韦勒（Ray Wheeler）博士带领。研究发现，蓝色和红色的波长是植物生长的基本条件，它们是以电力转换成光能量最有效率的颜色。绿色则帮助强化人类对于植物的视觉效果。

太空种菜难在哪儿？

到目前为止，尽管科学家在太空已经开展了多次植物生长实验，但要在太空条件下成功地利用植物生产粮食与蔬菜等，为宇航员长期太空生活提供食物来源，还没有成功范例。

首先，太空空间狭小。国际空间站站舱主要用于科学研究和实验，所以能在太空种植的农作物必须是矮短的；由于舱内阳光不充足，这种农作物对光线的要求不能高；同时，这种农作物还要有很强的抗病能力。

其次，太空种植还需要解决许多与植物生长发育有关的环境因子问题，如微重力的影响。地球上所有的生物都是在1g的重力条件下演化而来的，它们的生长发育、生理与代谢活动、行为特征都与1g的重力相适应，很多生物还演化出专门感知重力变化的器官或细胞器。

特别是绿色高等植物，要依赖重力来引导其生长方向。而在太空中，植物在失重情况下处于漂浮状态，虽然人工可以设置微重力条件，但植物生长仍可能表现为无一定方向性，这可能影响到植物有效的光合作用，导致产量大大减少。

太空育种学问多

太空育种是将农作物种子或试管种苗送到太空，利用太空特殊的、地面无法模拟的环境（高真空、宇宙高能离子辐射、宇宙磁场等）的诱变作用，使种子产生变异，再返回地面选育新种子、新材料，培育新品种的作物育种新技术。

太空育种具有变异多、变幅大、稳定快，以及高产、优质、早熟、抗病力强等特点。其变异率较普通诱变育种高3~4倍，育种周期较杂交育种缩短约1倍。

目前，美国、俄罗斯、中国已成功进行了太空育种。我国从1987年开始将蔬菜等搭载上天，迄今已先后20余次利用返回式卫星和神舟飞船，搭载了上千种作物种子和微生物菌种，获得了大量新性状品种，并在农业生产中推广应用。

太空育种不是简单的“飞天”

有人说，太空种子就是把普通种子送往太空，使其在太空中的独特环境下进行变异的育种。其实，太空种子这个称呼并不“简单”，它有着严格的定义。太空种子在搭载诱变后，需要一代一代筛选培育，还要通过相关管理部门的审定。这一过程至少需要4年时间。

首先，进行种子筛选，这是太空育种的第一步，带上太空的种子必须遗传性稳定、综合性状好；其次，用返回式航天器将种子带上太空进行诱变，返回地面后，再进行选育、培植出植物的新种质、新材料、新品种；最后，进行地上攻坚，先将它们统统播种下去，然后将选出的种子再播种、筛选，让它们自交繁殖，如此繁育至少4代后，才有可能获得遗传性状稳定的优良突变系。

太空育种不是转基因，不会威胁健康

太空育种只是将植物DNA打乱重排，并没有导入其他外来基因，没有打破物种之间的界限，因此太空育种并非转基因。

在自然环境中，植物种子实际上也在发生变异，只是变异过程极其缓慢，变异频率很低。而人类早期的植物育种方法大都是对自然变异的选择和利用，并被证明是安全可行的。太空育种是人们有意识地利用空间环境条件加速生物体的这一变异过程。这两种变异在本质上没有区别。在太空飞行归来的种子（非直接食用），经严格的专业检测，没有发现增加任何放射性。因此，食用太空种子生产的粮食、蔬菜等不会存在不良反应。

小知识

太空生态保障系统

太空生态保障系统又称生物再生式生保系统，主要通过高等植物和微藻，为航天员生产食物、氧气和水，并去除航天员产生的二氧化碳等气体；通过饲养动物为乘员提供动物蛋白；通过微生物分解作用，将系统内的废物转化为可再用物质，从而实现系统内物质的完全闭合循环。其最大特点是可实现系统内食物、氧气和水等基本生保物质的全部再生，大大减少地面后勤补给，并为航天员提供一个鲜活的绿色环境，从而调节其心理状态。

在人类进行的的航天活动中，航天员在太空的第一代生命保障系统，是依靠携带方式提供的；建立空间站后，航天员采用第二代生保系统，即氧气由水电解产生，水则可以通过人体排出的汗液及呼出的气体转化而成；目前，各国纷纷建设第三代生态保障系统，希望将来能用于地外探索。届时，航天员不但可以在太空种植蔬菜、粮食，还可以养殖动物，让食物完全自给自足，所需氧气等也将通过植物获取。