航天史上,哪些植物“上过天”? □王铮

2012年,国际空间站自由漂浮的西葫芦。人类航天活动中一直有植物作伴。

从1946年开始,航天飞行不断携带植物或种子上天,用于生物学研究。空间站诞生之后,在空间站培育植物生长、开花的实验,也已开展过多次。

而前不久,我国成功发射的“天宫二号”空间实验室里,也将开展十余项空间科学实验,其中重要的一项就是高等植物培养实验,这也是我国首次为期6个月的植物“从种子到种子”全生命周期培养。科学家可以观察到不同植物的种子在太空中从萌发、生长、开花到结籽的全过程,从而更好地了解和掌握未来太空农业发展的可能。

“天宫二号”此次携带的植物是拟南芥和矮化处理后的水稻,其中拟南芥早已“上过天”了,被认为是最早由人类在零重力宇宙空间中培养后开花、结籽的植物。

事实上,在人类探索宇宙的征途中,不断上天的植物一直在宇宙荒漠中释放勃勃生机。或许你会想,宇宙飞船是不是可以带着植物,来实现氧气和水的循环呢?其实,在真正的航天活动中,由于航天飞行的载重一分重量一分金,加之植物生长所必须的水也是紧俏资源。而飞行中化学燃料燃烧需要的氧是自带的燃料中的一部分,从这九牛中出一毛的氧气给航天员,可比带植物上天供氧更为经济划算并且便捷。

宇宙飞船和空间站确实携带甚至种植了一些植物,但基本不是为了改善空气,而主要是从事科学研究,观察太空微重力、充满太阳射线和宇宙射线的宇宙环境对细胞和植物生长的影响,观察不同光周期植物的生长发育和代谢活动,认识重力和光周期在高等植物开花调控中的作用机制等。另一方面,还有一些植物种子被带上天,希望利用太空各种复杂的环境,提高植物基因变异的可能性,随后再从中培育出新的植物品种。

那么,人类什么时候开始把植物或种子作为宇宙飞行的同伴,带到广阔无垠的太空中的呢?

1946年7月9日,美国发射的V-2火箭,就把“特别开发的种子菌株”带到了距地面134千米的高空,这也是最早前往宇宙空间的生物,不过这些样本并没有回收。同年7月30日,玉米种子也上了天,而且成功回收,接着是黑麦和棉花的种子……此后,各种航天器都或多或少涉足一些植物,有很多航天器携带活的植物上天,不过植物通常都死掉了。直到1971年,阿波罗14号宇宙飞船甚至带着500粒树的种子,绕着月球飞了24圈,又把它们带回来种在了地球上,不过这些长大的树并没有发现有什么不同。

除了简单“带上天”的植物及其种子,很快,科学家开始尝试在宇宙中培育植物生长。

1977年,前苏联发射的“礼炮6号”宇宙空间站上就搭载了植物栽培试验装置,建立小小的“太空温室”。宇航员们把郁金香球茎种植在一种能产生人造重力的小离心机里,报告说植物活了下来,并且生长情况良好。第二年,培育的洋葱也长得不错。1980年,该宇航员又试着在“太空温室”里培植兰花。然而从实验报告来看,花朵并没有绽开,仅仅是植株在生长。终于,1982年,在“礼炮7号”上的“太空温室”中,兰花在人造土壤中开了花,实现了种子到种子的过程,实验员认为开花与否应该还是重力的问题。

据说,世界上第一位实现太空行走的前苏联女航天员萨维茨卡娅抵达“礼炮7号”宇宙空间站时,在站上工作的两位宇航员向她献上了拟南芥的花。

后来,宇航员们又在太空中种植了各种植物,比如百日草、芜菁、豌豆、大蒜、西葫芦、向日葵等。是的,太空中确实存在人类以外的生命,而且随着人类航天活动的进行,会有更多的植物“上天”。

注:本文首发于“科学大院”,已获授权转载,有删节；作者单位:中国科学院国家空间科学中心。

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