给太空植物浇水很难,但 NASA 有计划

国际空间站上的流体动力学使得番茄种植变得困难。

宇航员热爱植物。在人造、机械化的国际空间站里,太空人非常渴望看到一丝绿色,他们会积极地利用空闲时间来照料空间站上的植物实验。但一个新的玻璃容器意味着他们将不得不花非常少的时间进行强制性的园艺——一旦它开始正常工作的话。

自2017年以来,NASA科学家一直与Techshot和Tupperware合作,以创造在太空中培育绿色的完美容器。其结果是一个低维护的迷你苗圃,名为被动轨道营养输送系统,简称PONDS。

每个PONDS都是一个塑料盒子。里面有一个小盆,里面装着橙色黏土沉积物,就像你在棒球场小路上找到的那种,还有肥料和两颗种子。外层容器储存水。其理念是,根系最终会长出主容器并进入水中,无需任何人工干预。

NASA并不是想剥夺国际空间站乘组人员分享#plantshelfies(植物照片)的乐趣。但Techshot(一家生产了空间站许多硬件的公司)的发射运营总监David Reed表示,宇航员的时间非常宝贵。由于他们繁忙的日程安排是太空实验的主要限制因素,宇航员花在植物维护上的时间越少越好。

两套PONDS已经运往太空,第一套在2018年4月,另一套在本月早些时候。但它们并没有完全按计划进行。在最近的实验中,种子发芽了,但长得不高——可能是由于缺水。“它们干枯了,”国际空间站研究办公室首席科学家Howard Levine说。“这有点令人沮丧,但从中我们学到了很多。”

在太空中,没有什么是和地球上完全一样的。想象一盆室内植物。通常,它会放在某种带有排水孔的花盆里。植物生长在容器内的土壤中。当植物的照料者浇水时,水会渗到根部,然后多余的水会从花盆底部的孔流出。在太空中,这个概念完全被打破了。有志向的植物学家遇到了与太空科学家在设计最佳废水处理系统、燃料箱甚至咖啡杯时面临的相同问题:东西在容器里无法固定。即使科学家们找到了将所有正确的部分固定在一起的方法,花盆里的水也不会向下流动,而是会持续饱和——这对大多数植物来说都是大忌。

PONDS NASA ISS space vegetables
PONDS内部一瞥。图片由Howard Levine提供

多年来,NASA科学家通过各种策略解决了这些问题。最近,他们使用了“药丸”——装有黏土、肥料和种子的包装,国际空间站乘组人员大约每三天浇一次水。像罗马生菜这样的绿叶蔬菜在药丸中生长得很好,这对可能缺乏一些生菜营养的宇航员来说是个好消息。然而,药丸的水量不足以支持番茄或甜椒等结果植物——这也是PONDS的初衷。

NASA的Howard Levine和他的团队利用他们在家居用品商店找到的各种材料开发了原型。Techshot公司参与进来进一步开发模型,并向Tupperware提出了这个想法。Tupperware公司研发和产品创新副总裁David Kusuma表示,这家食品包装公司的工程师在不会渗出有毒塑料的安全塑料技术方面拥有专业知识,并且他们懂得如何根据各种用途来塑造这些材料。即使有集体的知识,团队还寻求了像波特兰州立大学痴迷于零重力的材料工程师Mark Weislogel以及肯尼迪航天中心的其他植物生物学家这样的外部顾问。

PONDS的未来取决于能否找到恰到好处的水量来维持植物的生存和繁茂。到目前为止,实验中的植物要么被淹死,要么干枯,所以未来的成功取决于能否达到“金发姑娘”式的恰到好处的平衡。如果一切顺利,Reed估计团队将在明年准备好PONDS 3.0版本,在国际空间站上进行番茄实验。最终,他设想一个大型水箱,可以自主运行,同时为许多不同的食用植物供水。完善这项技术将有助于延长太空任务,这是前往火星的关键一步。

 

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艾伦·艾哈特是一位作家,也是一位热爱泥土的人。她为 Wirecutter 撰写有关应急准备和清洁的内容。她还创办了一个名为“植物犯罪”的独立播客,联合主持另一个名为“植物读书会”的播客,并为《流行科学》撰写园艺专栏。她是她布鲁克林社区花园的植物委员会负责人,并作为志愿者参与“女孩写作社”组织。


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