“我们的植物看起来不太好，” 宇航员斯科特·凯利于2015年12月27日从国际空间站发推文说。他说得没错：附带的照片显示，四株婴儿百日草在品红色的光线下沐浴。四株带叶的茎有三株颜色变异，蜷缩起来。空间站的花园正努力从霉菌问题中恢复过来。这是普通园丁熟悉的问题。而在地球上，这个问题意味着去当地的苗圃购买替换品，但在太空中你却做不到。
百日草，一种菊花科的鲜艳花朵，是Veggie实验的一部分，其最终任务是为机组人员提供长期的食物来源。在之前的测试中，宇航员们成功地收获了生菜。百日草的生长周期更长——60到80天——然后就会开花，结出霓虹般的花朵，看起来像是属于迷幻胸花的花朵。它们是在为比绿叶蔬菜更娇嫩、更美味的东西做准备：西红柿。如果空间站机组人员要种植如此精细的东西，他们需要弄清楚——除其他事项外——如何消除霉菌。
Veggie是一种相对简单的方式，让宇航员发展他们的园艺技能。“这是一个非常简单的系统，”该项目的主要科学家之一乔伊娅·马萨说。“它几乎不受控制。”取而代之的是，由人类来控制。
太空旅行者总有一天需要太空花园，如果他们要超越近地轨道或进行比去月球的短暂旅行更长距离的旅行。他们无法携带所有所需的食物，而他们携带的口粮会失去营养。因此，宇航员将需要可补充的储备，以及额外的维生素。他们还需要制造更多氧气、回收废物的方法，并帮助他们不那么想家。太空花园理论上可以帮助实现所有这些目标。
Veggie和空间站上的其他系统正在帮助研究人员弄清楚辐射和缺乏重力如何影响植物，有多少水是“恰到好处”的，以及如何处理霉菌等令人讨厌的问题。同样重要的是，科学家们正在了解宇航员需要投入多少工作，他们愿意投入多少工作，以及植物如何滋养他们的思想和身体。
尽管潜力巨大， Veggie却相当紧凑。它重41磅，比空间站的44磅咖啡机只轻一点点。顶部——一个半白色的长方形盒子，里面装有生长灯——看起来像一台老式录像机。从这里，一层透明塑料垂下，围住1.7平方英尺的种植表面。宇航员预设了灯每天的开启时间；它们以多亮的红光来优化光合作用，以及蓝光来控制植物的形态和功能。他们还可以激活内置风扇来调节湿度。
然而，Veggie最重要的部分是它旨在培育的脆弱的收获物。这始于封装在微小特氟龙涂层凯夫拉尔袋中的种子。科学家们称它们为“植物枕头”。“你可以把它想象成一个种植袋，”马萨谈到这些装有种子、吸水芯、肥料和土壤的包装袋时说。
一百多年来，人们一直在设想这种情况。1880年，科幻作家珀西·格雷格写了《黄道带之外》，一部关于宇航员带着植物去火星回收废物的小说。十五年后，俄罗斯火箭科学家康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基写了《地球和天空之梦》，其中阐述了太空旅行者和植物如何在封闭系统中和谐共处。
20世纪50年代，绿色事物从书本上爆发，进入了实验室。美国国家航空航天局（NASA）和美国空军开始种植藻类，以了解它是否能帮助生命维持（结果发现，它味道很差，含有难以消化的细胞壁，蛋白质含量过高）。然后，苏联科学家进行了近乎自给自足的生态系统的实验，在这些系统中，人类依靠在一个封闭的栖息地内产生的氧气、水和营养来生存。在最长的运行中，BIOS-3设施内的180天试验中，一个地球船员的80%的食物来自其自身的麦子和蔬菜。最后，在1982年，当苏联宇航员在礼炮7号空间站上成功种植了拟南芥（一种与卷心菜和芥菜相关的开花物种）时，植物在太空中的种植成为现实。但产量太小，无法成为食物来源。
大约在这个时候，也就是80年代中期，Veggie的马萨还在上中学，她的七年级老师从肯尼迪航天中心一个关于农业航天学的讲习班回来，带回了大量关于这个主题的信息。受到启发，马萨在高中继续学习农业课程，后来与她的中学导师合作进行了一个水培项目。
马萨继续她的学业和自学实验，与此同时，NASA开始建造轨道植物生长装置，其中最著名的是生物质生产系统。该系统被设计用于空间站的实验，是一个长方形，每边大约一个手臂的长度。四个立方体状的生长舱像保险箱一样安放在里面。生物质生产系统由一家总部位于威斯康星州的公司Orbitec的科学家设计，于2001年加入空间站。在那里，黄花菜很快就长高了，在普通的白色荧光灯下发光。
然而，当研究人员将收获的作物与地面上的对照植物进行比较时，他们发现太空黄花菜的细菌和真菌更多。“差异的重要性尚不确定，”NASA的官方结论是这样说的。这意味着机构不知道微生物为何会增殖，而不是它们的存在不重要。事实上，正如Veggie的霉菌所显示的，它非常重要。
NASA于2002年退役了生物质生产系统，但俄罗斯宇航员接过了美国的接力棒。在接下来的十年里，他们成功种植了矮秆小麦、叶用莙荙和矮秆豌豆。好处是：在四代连续的轨道矮秆豌豆中，蔬菜没有表现出基因混乱的迹象。
与此同时，Orbitec与NASA协商，又研制了一种植物生长装置。因此，当NASA在2012年授予一项关于新太空花园的资助时，该公司有了展示成果：Veggie，与它的前身不同，它旨在生产可食用规模的食物。当时是一名博士后研究员的马萨，测试了不同类型的介质和植物枕头上的作物。这是她从12岁起就一直在为之做准备的那种 tinkering。美国第一个真正的太空花园于2014年发射，不久之后，马萨从博士后晋升为NASA的Veggie项目科学家。
Veggie的一切进展都相当顺利， 直到花卉事件。它的大部分初始可食用植物——一种叫做Outredgeous的生菜品种——于2014年如期发芽，宇航员们将它们射回地球进行测试。马萨说，他们仍在进行所有分析。“但总的来说，这些植物与我们的地面样本非常相似。”完成后，他们将了解抗氧化剂、花青素（色素）和酚类化合物等化学成分，这些成分可以保护植物免受压力。短期内，优先事项是餐食：我们能吃掉收获的食物吗？机组人员、马萨和NASA都想知道。结果是可以的，这些农产品在微生物上是安全的，可以食用。
尽管如此，当宇航员在2015年夏天种植第二批种子时，马萨遇到了一个新的挑战：临近收获时，NASA没有协议来批准机组人员享用他们辛勤劳动的成果。“我们说，‘我们只有28天，然后他们就得吃了，’”马萨回忆道。时间紧迫，管理层找到了一个方法，正式将生菜添加到宇航员的饮食中。
8月9日，凯利站在展开的绿叶前拍了一张照片。他眉头紧锁，假装严肃。“明天我们将在@space_station上吃掉预期的蔬菜收获！”他发推文说。“但首先，让我们来自拍一张吧。”很快，他在NASA电视直播中咬下了收获的生菜。这似乎无关紧要，但对于一个已经吃了几个月复水食物的人来说，一片叶子就能带来很大的不同。在后来的一次收获中，宇航员佩吉·惠特森会用它们来包裹复水龙虾沙拉。“即使有非常好的饮食，有数百种项目，也会有饮食疲劳，”马萨说。“人们会感到厌倦。增加一种新的风味或质地——比如清脆多汁的东西——可以为你的日常餐增添趣味。”
这并非唯一的精神提升。当然，宇航员每90分钟就能看到一次地球上最美丽的地方——字面意义上是所有地方。但那些地方总是遥不可及，提醒着他们距离海平面有多远。拥有近在咫尺的光合作用的植物可能会让机组人员振作起来。“当远离家乡时，看到绿色植物生长，这具有心理意义，”马萨说。
在下一个生长周期中，宇航员们培育了不幸的百日草。大约两周后，凯尔·林德格伦看到了第一个警告信号。水从固定种子的吸水芯中渗漏出来。然后，水分开始从婴儿叶子中渗出，叶子开始蜷缩起来。地面上的Veggie工作人员负责操作，决定是时候将通风风扇从低速调到高速。但一次修复机械臂的即兴太空行走推迟了这一改变，因为在太空中，没有什么比离开飞船时轻轻按一下开关那么简单。虽然重新编程Veggie的设置只需要大约15分钟，但NASA更希望宇航员在执行高优先级任务时，将任何低优先级的事情移开。
然后叶子开始枯萎。
这本身就够糟糕了。但更糟糕的是，垂死的植物会成为霉菌的滋生地，霉菌不知何故与宇航员和货物一起进入了太空。很快，可怕的白色绒毛开始窒息植物。
这时，林德格伦已经回到了地球，而凯利接管了花园。12月22日，在地面控制中心的指示下，凯利像处理奶酪上的坏点一样，剪掉了发霉的部分，并用清洁湿巾擦拭了剩余的百日草和设备。他将风扇保持在高档，以帮助干燥设备。
这是一个很好的尝试，但并非没有代价：它让植物口渴。凯利将此传达给地面控制中心，并要求给它们浇水。坚持按计划行事的军官告诉凯利，现在还不是时候。直到12月27日。“你知道，我认为如果我们要去火星，并且我们正在种植东西，我们将负责决定何时需要给东西浇水，”凯利告诉他们，根据NASA的事件记录。
最终，他们将自主权交给了就在植物旁边的人，并提供了一页名为“在轨园丁百日草护理指南”的说明。
在“在轨园丁”的掌握下，一半的百日草得以复苏，伸展并长出绿叶。NASA将整个事件视为一次积极的经历：他们现在知道，作物可以经受洪水、干旱和疾病，并且通过剔除有问题植物并清洁剩余部分，可以阻止真菌的蔓延。
凯利非常喜欢现在繁茂的花朵，并将它们的容器带到空间站的各个地方进行拍照，就像那些在世界各地拍摄自己穿着硬石T恤照片的人一样。“他问他是否可以在情人节收获它们，”马萨说。他在太空中，除了他臭烘烘的同伴之外，已经远离所有人300多天了。NASA允许他制作了花束。
这是马萨最喜欢的时刻之一。“我们参与了一件让他感到快乐的事情，”她说。
在接下来的Veggie实验中， 科学家们将更多地了解园艺的这一部分——精神部分。“我们听到了很多轶事，”马萨说，“但我们从未能够收集数据。”他们还将调查船员实际想做多少种植工作，多少是乐趣多少是苦差事，他们的味觉在轨道上如何变化，以及哪些植物能够承受人为错误（没有冒犯，宇航员们）。
Veggie的实验将与全新的Type-A伴侣——先进植物生长室（Advanced Plant Habitat）的实验同步进行。这是一个18英寸见方的自给自足的实验室，拥有超过180个传感器和自动浇水系统。科学家们可以设定他们的变量，从而精确确定培育植物的特定条件——以及这些植物如何培育人类。一个温度控制系统将空气温度保持在恒温器设置的0.5°C以内。传感器将空气温度、光照、湿度和氧气水平的数据传回基地。虽然先进植物生长室将量化成功园艺的条件，但Veggie将帮助定性人类如何以及为何能够促进自己的食物供应。换句话说，通过该生长室的严格控制，研究人员可以了解如何最好地种植哪些植物。然后，利用这些参数，他们可以设置一个像Veggie这样的系统，让宇航员与之互动。
宇航员们在2017年10月花了六个小时组装了该生长室，它分两次运输到太空中。这个自动化的装置看起来像一台可以承受……被射入太空的微波炉。电线从控制面板上连接到各个地方。切换开关旁边闪烁着红色的指示灯。在植物舱内，LED灯从天花板发出光芒，用演唱会舞台般的色彩组合照亮下方的植物。它有像Veggie一样的红、绿、蓝灯——外加白光、近红外光和远红外光。
Sierra Nevada Corporation（2014年收购了Orbitec）的环境系统总监罗伯特·里希特（Robert Richter）在地面上的空间站处理设施监测了其进展。他曾帮助设计和建造了新的实验室，以及Veggie和Biomass。当他近20年前开始从事这个领域时，他有点天真。“我想，种植物有多难？”
他当然是在开玩笑——而且他现在知道，当你试图将湿度水平控制在给定数字的3%以内，当你必须制作和测量光照和湿度，当你将温度维持在零点几度的精度时，从杯子里种罗勒到太空里种生菜，还有很长的路要走。
该团队于2017年11月启动了该装置。到今年2月，拟南芥和矮秆小麦的试验作物已经发芽。很快，他们将开始进行植物DNA和生理变化等方面的实验。罗伯特·莫罗（Robert Morrow），Sierra Nevada Corporation的首席科学家说，以前的许多植物研究都集中在植物是否能生长。“它们会代代繁殖吗？而且它们在太空中的产量与地面一样吗？”
是的，他说。科学家们已经超越了这些基本问题。他们需要深入研究更复杂、更细节的问题。例如，宇航员呼出的二氧化碳可以被植物吸入。然后植物呼出的氧气可以被人类吸入。人类排泄物可以成为植物肥料和水分。无浪费，一切皆收益。
最终，莫罗认为，一次深空任务中的花园将更像Veggie，而不是先进植物生长室。“将APH中的所有东西都放入一个这样的系统中是不切实际的，”他说。如此多的传感器和管道，机械上很容易出错，而且修复Veggie比修复APH更容易。目前，科学家们需要APH来精确确定最佳植物生长指南，并了解离开地球会如何改变它们，以便他们能够指导未来的宇航员如何更好地管理类似Veggie的系统。
展望未来，马萨对观察宇航员与这些仪器的互动很感兴趣。“你总是想摘熟的西红柿，但也许你不想每隔一天都要给它们浇水？”她想知道。她将有机会找出答案，因为Veggie将在明年早些时候种植它的第一批矮秆西红柿，一个叫做Red Robin的品种。
其他国家也在继续进行实验。例如，中国打算今年乘坐其“嫦娥四号”飞船将蚕和马铃薯种子送到月球。当蚕孵化时，它们会产生二氧化碳，马铃薯植物会吸收二氧化碳并将其转化为氧气，然后蚕会吸收氧气。
所有这些研究不仅有助于大气层以上的人。创建自给自足的生长系统可能有助于地球上的农民全年种植作物，或培育富含蛋白质、产量高的植物。总有一天，这项工作将带来足够大且足够稳定的园艺系统来支持太空旅行者。然后，那些旅行者可以将任何他们想包起来的东西用生菜包裹，然后嘎吱作响地穿过宇宙。
特约编辑萨拉·斯科尔斯（Sarah Scoles）是《Making Contact: Jill Tartar and the Search for Extraterrestrial Intelligence》的作者。
本文最初发表于《大众科学》2018年夏季“生死”特刊。
