第一朵在太空盛开的花

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1、第一朵在太空盛开的花　　2015年末，美国宇航员斯科特凯利（ScottKelly）在国际空间站（internationalspacestation，ISS）内种下了6株百日菊（拉丁名：ZinniaelegansJacq），2016年1月，第一朵太空花在ISS中悄然盛开。下一步，美国国家航空航天局（NationalAeronauticsandSpaceAdministration，NASA）准备在ISS中继续植物试验，候选植物初步选为西红柿，我目前所在的德国宇航中心（DeutschesZentrumfürLuft-undRaumfahrt，DLR）也有幸参与了此项试验的

2、研究。　　花儿开了　　此次ISS百日菊的试验是由NASA肯尼迪航天中心Wheeler教授研究团队主持的，运用的是Veggie植物培养系统，充当提供能量的“小太阳”是美国Orbitec公司的多功能光源。这些设备和试验技术在地面都进行了多次反复验证，并通过了模拟微重力的预期检验，确保了百日菊在ISS中能顺利盛开。不过，此次太空花试验的过程并不太顺利。虽然宇航员们此前都受过植物培养实验的训练，但是由于植物营养液的供给是通过宇航员手动完成的，难免出现供给间隔时间、供给量控制不准的情况，这最终导致第一朵太空花推迟了20天左右才开放。6　　需要指出的是，空间站里种植植物，区别于人

3、们熟知的太空育种，太空育种也叫航天育种，是将作物种子或诱变材料搭乘返回式卫星或高空气球送到太空，利用太空特殊的环境诱变作用，使种子产生变异，再返回地面培育作物新品种的育种技术。这种技术不需要植物在太空环境生长，只是利用强辐射、微重力和高真空等太空综合环境因素诱发植物种子的基因变异，整个过程不需要航天员的参与，有时直接把种子放入返回式卫星搭载、回收即可，难度较小。此外，由于基因序列的保守性和诱变的不确定性，太空育种得到理想变异种的概率小于百分之五，更多的是负向变异（想让果实增大，但诱变结果是更小了）和未变异。因此，太空育种热近年来已大大的降温。　　为什么要在ISS中进行

4、植物培养试验呢？最主要的意义是满足科研需求。包括研究特殊空间环境（如失重、大气组成、射线等）对于植物生长的影响等，这些地球上很难模拟的环境有可能让科学家们观察到在传统环境下错过的一些特性，也许会给人类生命起源、物种进化带来更多的启示。其次，宇航员种植花卉、蔬菜等植物可帮助他们舒缓压力、放松心情。这次的百日菊试验，当看到太空花绽放的时候，美国宇航员斯科特凯利兴奋地一连在个人Twitter上发表了十几张照片。更重要的是，培育植物的终极目标是保证宇航员能在载人深空探测密闭舱内吃到新鲜蔬菜，并利用植物的光合、呼吸和蒸腾作用完成密闭空间气体和水的交换，为宇航员提供类似于地球生物

5、圈的生态环境，这在航天上隶属于生物再生生命保障系统（BioregenerativeLifeSupportSystem，BLSS）的范畴。　　各国接力研究6　　学术上，我们把生物再生生命保障系统定义为：基于生态系统原理将生物技术与工程控制技术有机结合，构建的由植物、动物、微生物组成的人工生态系统。水和食物这些人类生活所必需的物质可在系统内循环再生，并为乘员提供类似于地球生物圈的生态环境。　　由于深空探测生命保障系统具有极高的难度、极其复杂性和意义深远的应用前景，俄罗斯、美国、日本和欧洲等航天大国及组织均投入大量人力、物力、财力开展此项研究工作。　　1960年代初期，俄罗

6、斯科学院生物医学问题研究所（IBMP）首先开展封闭BLSS设计和空间应用研究。俄罗斯科学院西伯利亚分院生物物理研究所（IBP）建造了世界上第一座用于研究BLSS的大型地基综合试验装置：BIOS系统。分别于1972年、1976年和1983年进行3人4～6个月的系统试验。　　BIOS-3是迄今为止最成功的BLSS试验系统。21世纪初的十年内，俄罗斯学者通过与欧洲太空局（EuropeanSpaceAgency，ESA）合作，进行植物不可食生物量（枯叶、秸秆等）和人体固液排泄物的生物降解处理，实现了利用废物制备“类土壤”，循环用于植物栽培。　　前苏联的科学家是此领域的先驱和拓

7、荒者。　　20世纪60年代，BLSS进入NASA的视野。1979年，NASA启动了“受控生态生命保障系统项目（ControlledEcologicalLifeSupportSystemProgram）”。肯尼迪航天中心建立了著名的生物量生产舱（BPC）。1995～1997年，约翰逊航天中心开展了“月球/火星生命保障试验项目（Lunar-MarsLifeSupportTestProject，LMLSTP）”，进行了4人为期90天的集成生物-物化结合式密闭试验。2010年，NASA开始组织建立深空居住舱工程（HDU-DSH），分阶段进行了一系列有人参与的