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開在國際太空站的第一朵花,讓NASA看到載人火星任務的契機

目前正在國際太空站(International Space Station)上服勤的太空人Scott Kelly日前在他的推特上放了一張百日草(zinnia)開花的照片。但就是這朵看起來無精打采的花,讓科學家們興奮不已,因為它開在國際太空站上的太空農場裡,在太空站上的太空人們得輪值去照看這個太空農場,終於等到第一朵在國際太空站綻放的花朵。這是個值得高興的里程碑,因為科學家們不僅對微重力環境下的植物如何生長研究有興趣,而且這關乎未來深太空任務執行時可能必須設置的自主式園藝(autonomous gardening)系統。

在太空站中開花的百日草(圖片來源: NASA

美國航太總署(NASA)自2014年5月初開始執行Veggie植物生長計畫,第一項農作物是紅羅美生菜(red romaine lettuce,萵苣),本來種植後狀況還不錯,不過後來生長周期遇到了一些問題,其中乾旱壓力造成2種農作物損失了。

第二次種植始於2015年7月初,由Scott Kelly負責,還是種植紅羅美生菜,但科學家們從第一次農作物的失敗中吸取了教訓,從而特意調整了第二次種植的澆灌與攝影記錄等工作。這次這些多葉植物按照時程生長,只有一畦植物沒有產出。在辛勤的照顧這些農作物1個月後,這些太空人終於第一次能享用這些新鮮的生菜。

NASA astronauts Scott Kelly and Kjell Lindgren take a bite of plants harvested for the VEG-01 investigation

太空人Scott Kelly 和 Kjell Lindgren 嘗了一口由 VEG-01號植物生長計畫任務的植物 (圖片來源: NASA

 而科學家選擇的第三度種植目標就是百日草。可是,百日草中選的理由並不是因為他們漂亮,而是因為它們可以幫助科學家瞭解植物在微重力環境下的開花和生長狀況。百日草對環境參數和光線特性比較敏感,生長周期比較長,約在60天到80天之間,因此比紅羅美生菜還難種植;生長周期長加上再加上要等它開花等性質,讓種植百日草的實驗成為未來種植番茄的前哨戰。

如果一直都順利成功,那麼未來進行往返火星等長途的深太空任務時,便可讓太空人吃到新鮮的食物,增加與地球生活相近的感覺,減少太空船必須得攜帶既單調又沈重且佔空間的已烹煮食物上路的困境,而且園藝工作還可以增添生活趣味、撫平太空人在長途太空旅行期間可能遭遇的孤獨感。

不過第三次的百日草種植實驗並沒那麼順遂,太空人Kjell Lindgren注意到有些澆灌系統似乎有滲漏的現象,使得百日草葉片因根部濕度過高而陸續出現斑點、葉尖滲水、葉片下彎或捲曲等現象,顯示這個實驗性的太空農場雖然只是空氣流動致使出現小小的水分過多現象,卻可能導致植物們發生嚴重問題。太空人將風扇速度調高,增加空氣流動以降低濕度,但沒過幾天發現又太乾了,可是預定的澆水日期還要等好幾天。最後,2015年的聖誕前後,Scott Kelly決定進行自主式園藝,自行判定植物何時需要澆水,就像在地球上的花園一樣,而地面的Veggie科學團隊則決定要信任一路看著紅羅美生菜生長與收成的Kelly,只給予僅一頁的基本指導方針。

The zinnia plants began to exhibit guttation and epinasty, both signs of plant stress.

百日草出現泌液和上偏生長作用, 生存逆境的表現 (圖片來源: NASA

Veggie科學團隊可不是放棄不管了,而是秉持「找出問題所在,找出解決方式」的典型科學精神,從一次次的失敗中學習:當植物在長途太空旅行中,若遇到乾旱、水災、霉菌滋生或其他難題會發生什麼事?如果將發生問題的植株予以切除或是清潔消毒,能不能挽回頹勢?改變澆灌形成會如何影響植物生長?太空人如何能有更多的機會去掌控園藝程序?

Kelly於是將2株已經死亡的植物打包進冷藏箱,送回地面給科學團隊進行研究。剩下的2株不僅頑強地活下來,甚至陸續抽新芽、結花苞,最後,終於開花。從1996年NASA女太空人Shannon Lucid第一次在和平號太空站(Mir)成功種植小麥、2014年6月首批在國際太空站收割美生菜、2015年8月第二次收割美生菜且太空人獲准首度品嚐太空站實驗室種植出來的食物、2016年1月的百日草開花,前後歷經了10年的時間,近10位太空人和無數地面科學家的努力,這朵花,可真不容易。

目前Veggi科學團隊正計畫要在軌道實驗室SpaceX-8上的種植更多農作物。Veg-03號任務將會包含2組大白菜(Chinese cabbage)和1組紅羅美生菜。在2018年時,科學家計畫要將小番茄(dwarf tomato)的種子送到國際太空站上進行種植。隨著這些進階實驗的開展,大型太空農場將不遠矣,科學家執行長程太空任務的信心也更多了。

文章轉自: 網路天文館

 

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