秋凡
繼2016年美國在NASA空間站中培育出第一株在外層空間開放的百日菊之后,中國的土豆和擬南芥的種子將作為嫦娥四號的“乘客”,于2018年登陸月球表面,屆時將在月球上開出第一朵土豆花或擬南芥花。
月球上面沒有氣壓,重力只有地球的1/6,它的1天時間相當于地球上的14天,而接著就是兩周的黑夜。那里沒有碳,而碳是植物進行光合作用不可或缺的元素。尋找在月球上種植植物的方法,比將人類送上月球更具挑戰(zhàn)性。譬如說,月球環(huán)境是真空的,白天溫度能達到一百多攝氏度,夜晚卻降到零下一百多攝氏度,加上微重力、太陽輻射強、高能粒子沖擊等,給動植物的生長帶來極大的困難。
根據(jù)已知的動植物生長知識,中國科學(xué)家創(chuàng)造了一個能在月球上面適應(yīng)動植物生長、實現(xiàn)生態(tài)循環(huán)的小空間——“月面微型生態(tài)圈”。該項目歷時兩年多的試驗,終于在2017年9月完成正式品,將于2018年年底發(fā)射。
“月面微型生態(tài)圈”是模擬動植物在地球上的生存環(huán)境,由特殊鋁合金材料制成的一個圓柱形“罐子”,高18厘米,直徑16厘米,凈容積約0.8升,總重量3千克。罐子雖然不大,內(nèi)部卻大有乾坤,里面零部件達40個,聚集了機械、控制、環(huán)境、生物、光學(xué)、能源等多學(xué)科交叉的研發(fā)團隊的智慧。這次實驗的主要目的是觀察植物在月球上的光合作用,并為下一步科研活動提供更大的可能性。
為了讓“罐子”里溫度恒定,研究人員給“月面微型生態(tài)圈”穿上了保溫服,并安裝了根據(jù)應(yīng)用在建筑溫控上的優(yōu)勢研制出的新型空調(diào)。然后,研究人員又利用太陽能電池控制溫度,保證微型生態(tài)圈和照相機等一些耗電器材的運作。
因為“罐子”里資源有限,動植物占用的空間不能過多,加上月球上沒有大氣傳遞熱量,晝夜溫差大,因此所選種子必須滿足個子小、耐高溫、耐凍、抗輻射和抗干擾等因素。經(jīng)過上千次的篩選后,土豆、擬南芥、蠶脫穎而出,成功獲得任務(wù)榜上的指定名額。除了土豆、擬南芥兩種植物的種子和蠶卵之外,“罐子”里面還放有土壤、養(yǎng)分、空氣等動植物生長需要的元素,以及記錄動植物生長的微型攝像機和照相機、調(diào)節(jié)溫度的空調(diào)、提供能源的電池等。
有了恒溫的保障,“罐子”里的溫度會保持在-10℃至30℃之間,土豆和擬南芥通過光導(dǎo)管吸收月球表面的自然光進行光合作用,釋放氧氣供養(yǎng)生態(tài)圈里的“消費者”——蠶卵,然后蠶卵排出二氧化碳和生活垃圾提供給植物種子,循環(huán)往復(fù)。如此一來,一個小生態(tài)圈就初現(xiàn)形態(tài)了。預(yù)計在三個月后,有望在月球上順利開出第一朵花。
從發(fā)射準備到飛行登月這兩個月里,為了讓動植物在指定時空中生長,研究人員進行了大量試驗,以保證動植物在旅途中沉睡,到達月球后再被喚醒。據(jù)該項目的總指揮謝更新教授介紹,通過“月面微型生態(tài)圈”觀察低重力、強輻射條件下植物種子的生長全過程,能驗證月球環(huán)境下種子的呼吸作用和植物的光合作用。
當這兩種植物在月球表面開出第一朵花,而土豆就可作為人類太空生存的食物來源,這次實驗的價值將更加重大。人類對外層空間的好奇和探索從未停止,或許在不久的將來,人類移居月球就不再是夢。
(李淇淇薦自《知識窗》)
責(zé)編:Esterendprint