太空农业研究有益于陆地和可控环境农业研究

文章作者:bianji3 | 2017-04-20
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Credit: NASACredit: NASA

  研究太空农业,使地球上有了众多进步(如温室大棚和垂直农场中用到的LED照明、马铃薯育种新技术等)。

       尽管现在仍面临许多技术困难,但是植物和相关生物系统将成为在月球、火星,甚至更远星球上生存系统的主要组成部分。

  人类登陆火星将比以往任何时候,都更接近现实,因美国国会2017年3月批准,用于2017年NASA的太空探索可拿到195亿美元。

  国有企业和私营企业加快了重返月球和首登火星的计划。现在,他们有一个新的关注点,在极端环境中怎么维持人的生命和生产力。植物,特别是农作物,将成为再生生命支持系统的重要组成部分,因为它们提供食物、氧气、净化二氧化碳,且有助于水的回收,这一切都是以自我再生或生物再生的方式进行的。植物在任何长时间和远距离的人类太空探索中都十分的重要。该领域已有大量研究,不仅有先进的太空农业,也让地球上的许多技术进步了,如温室大棚和垂直农场中用到的LED照明,新的马铃薯育种技术等)。


垂直农场,一种新型室内的农作物种植方式

     NASA肯尼迪航天中心的雷蒙德·M·惠勒博士,最近发表在《开放农业》上的一篇文章,丰富且全面地介绍了在过去和现在,世界各国对人类太空探索中的生物再生、生命维持、环境可控农业的贡献。该文描述了大部分国际团队的主要进展,介绍这些工作的一些技术转让在地球上的价值。

  在太空中,利用植物让人类生存并富有生产力,这个想法不管在概念上还是在科学探索中并不新鲜。但这篇文章中所讲述的各国历史上的众多研究,将是太空人工生态系统的行业研究和任务设计的基础。

 该领域的研究,始于20世纪50年代和60年代,杰克·迈尔斯和其他研究人员为美国空军和国家航空航天局(NASA)研究藻类植物在氧气生产和清除二氧化碳中的作用。

 上世纪60年代开始,俄罗斯西伯利亚克拉斯诺雅茨克的研究人员,研究了藻类生产和可控环境农业。他们测试了一些人类群体所消耗的空气、水和食物,大部分食物由小麦和其他作物提供。

  上世纪80年代早期,NASA发起了“受控生态生命保障系统计划”,对在受控环境中生产的小麦、大豆、马铃薯、莴苣和甘薯进行测试。这些研究为肯尼迪航天中心20平方米的室内封闭测试铺平了道路。

 同一时间,日本研究人员在青森县开发了密闭生态实验设施(CEEF),研究密闭系统中的植物、人类、动物和废物回收系统。CEEF拥有150平方米的植物生长面积,提供了可供两人和两只山羊食用的、几乎完整的饮食,包括空气和再生水。

 始于上世纪80年代末,欧洲航天局的梅丽莎计划,尝试用生态方法提供气体、水和回收材料,来维持太空生活,后来扩大到植物测试。

   加拿大威尔夫大学的研究小组在1994年成立研究机构,来开展太空作物研究。多年后,他们相继开发出复杂的大棚内低压植物生产室,用于太空作物测试,且扩大测试范围,进行广泛的可控环境农业主题研究。

 近日,北京航空航天大学的研究小组设计、建造和测试了一个封闭的生命支持设备(月宫1号),其中包括一个69平方米的农业模块,能用于三人的空气、水和食物生产。

 太空农业的跨国研究,带来了新技术和新发现,包括第一次使用发光二极管来种植作物、首次展示垂直农业、利用水培方法来种植地下作物如马铃薯和甘薯、作物产量超过记录、确定挥发性有机物(如乙烯)产率的技术、使用新方法控制供水、处理和回收废物用于作物生产系统的方法等等。

 太空农业研究有益于陆地和可控环境农业研究,现在受益于此,未来依旧如此。目前依然存在许多技术难题,但当人类在月球、火星,甚至更远的太空建立基地时,植物和相关的生物系统将成为我们赖以生存的重要组成部分。

 

 

 

 

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