對太空農(nóng)業(yè)的研究，導(dǎo)致了地球上的眾多進(jìn)步（如溫室大棚和垂直農(nóng)場中用到的LED照明、馬鈴薯育種新技術(shù)等）。雖然，現(xiàn)在仍面臨許多技術(shù)困難，但植物和相關(guān)生物系統(tǒng)將成為在月球、火星，甚至更遠(yuǎn)星球上生存系統(tǒng)的主要組成部分。

來源：太空聯(lián)盟公眾號

Credit： NASA

對太空農(nóng)業(yè)的研究，導(dǎo)致了地球上的眾多進(jìn)步（如溫室大棚和垂直農(nóng)場中用到的LED照明、馬鈴薯育種新技術(shù)等）。雖然，現(xiàn)在仍面臨許多技術(shù)困難，但植物和相關(guān)生物系統(tǒng)將成為在月球、火星，甚至更遠(yuǎn)星球上生存系統(tǒng)的主要組成部分。

美國國會于2017年3月批準(zhǔn)，將195億美元用于2017年NASA的太空探索，人類登陸火星將比以往任何時候，都更接近現(xiàn)實。

國有企業(yè)和私營企業(yè)加快了重返月球和首登火星的計劃。如今，他們有一個新的關(guān)注點，在極端環(huán)境中如何維持人的生命和生產(chǎn)力。植物，特別是農(nóng)作物，將成為再生生命支持系統(tǒng)的重要組成部分，因為它們提供食物、氧氣、凈化二氧化碳，并且有助于水的回收，這一切都是以自我再生或生物再生的方式進(jìn)行的。毫無疑問，植物在任何長時間和遠(yuǎn)距離的人類太空探索中都非常必要。該領(lǐng)域已有大量研究，不僅有先進(jìn)的太空農(nóng)業(yè)，同時也促進(jìn)了地球上的許多技術(shù)進(jìn)步，如溫室大棚和垂直農(nóng)場中用到的LED照明，新的馬鈴薯育種技術(shù)等）。

垂直農(nóng)場，一種新型室內(nèi)的農(nóng)作物種植方式

圖片來源：pixabay

NASA肯尼迪航天中心的雷蒙德·M·惠勒博士，最近發(fā)表在《開放農(nóng)業(yè)》上的一篇文章，豐富而全面地介紹了在過去和現(xiàn)在，世界各國對人類太空探索中的生物再生、生命維持、環(huán)境可控農(nóng)業(yè)的貢獻(xiàn)。該文涵蓋了大部分國際團(tuán)隊的主要進(jìn)展，介紹這些工作的一些技術(shù)轉(zhuǎn)讓在地球上的價值。

在太空中，利用植物讓人類生存并富有生產(chǎn)力，這個想法無論在概念上還是在科學(xué)探索中并不新鮮。但這篇文章中所介紹的各國歷史上的眾多研究，將是太空人工生態(tài)系統(tǒng)的行業(yè)研究和任務(wù)設(shè)計的基礎(chǔ)。

該領(lǐng)域的研究，始于20世紀(jì)50年代和60年代，杰克·邁爾斯和其他研究人員為美國空軍和國家航空航天局（NASA）研究藻類植物在氧氣生產(chǎn)和清除二氧化碳中的作用。

從上世紀(jì)60年代開始，俄羅斯西伯利亞克拉斯諾雅茨克的研究人員，研究了藻類生產(chǎn)和可控環(huán)境農(nóng)業(yè)。他們測試了一些人類群體所消耗的空氣、水和食物，大部分食物由小麥和其他作物提供。

NASA在上世紀(jì)80年代早期，發(fā)起了“受控生態(tài)生命保障系統(tǒng)計劃”，測試在受控環(huán)境中生產(chǎn)的小麥、大豆、馬鈴薯、萵苣和甘薯。這些研究為肯尼迪航天中心20平方米的室內(nèi)封閉測試鋪平了道路。

大約在同一時間，日本研究人員在青森縣開發(fā)了密閉生態(tài)實驗設(shè)施（CEEF），研究密閉系統(tǒng)中的植物、人類、動物和廢物回收系統(tǒng)。CEEF擁有150平方米的植物生長面積，提供了可供兩人和兩只山羊食用的、幾乎完整的飲食，包括空氣和再生水。

歐洲航天局的梅麗莎計劃，始于上世紀(jì)80年代末，嘗試用生態(tài)方法提供氣體、水和回收材料，以維持太空生活，后來擴(kuò)大到植物測試。

加拿大威爾夫大學(xué)的研究小組在1994年成立研究機構(gòu)，來開展太空作物研究。幾年后，他們相繼開發(fā)出復(fù)雜的大棚內(nèi)低壓植物生產(chǎn)室，用于太空作物測試，并擴(kuò)大了測試范圍，進(jìn)行廣泛的可控環(huán)境農(nóng)業(yè)主題研究。

最近，北京航空航天大學(xué)的研究小組設(shè)計、建造和測試了一個封閉的生命支持設(shè)備（月宮1號），其中包括一個69平方米的農(nóng)業(yè)模塊，可用于三人的空氣、水和食物生產(chǎn)。

這些太空農(nóng)業(yè)的跨國研究，帶來了新技術(shù)和新發(fā)現(xiàn)，包括首次使用發(fā)光二極管來種植作物、首次展示垂直農(nóng)業(yè)、利用水培方法來種植地下作物如馬鈴薯和甘薯、作物產(chǎn)量超過記錄、確定揮發(fā)性有機物（如乙烯）產(chǎn)率的技術(shù)、使用新方法控制供水、處理和回收廢物用于作物生產(chǎn)系統(tǒng)的方法等等。

太空農(nóng)業(yè)研究有益于陸地和可控環(huán)境農(nóng)業(yè)研究，同時受益于此，未來仍是如此。目前仍存在許多技術(shù)難題，但當(dāng)人類在月球、火星，甚至更遠(yuǎn)的太空建立基地時，植物和相關(guān)的生物系統(tǒng)將成為我們賴以生存的重要組成部分。

在美國國家航空航天局?jǐn)?shù)項太空植物實驗中負(fù)責(zé)微重力實驗設(shè)計、來種植植物的首席研究員加里·W· 斯圖特博士說：

“雷·惠勒博士寫下了人類太空開拓事業(yè)這段完整而令人驚嘆的歷史。這鑒于他對于項目開發(fā)以及相關(guān)成就等的深刻理解，文章強調(diào)了世界各國科學(xué)家和工程師的突出成就和貢獻(xiàn)，帶領(lǐng)太空探索研究走向成熟。他在項目中詳細(xì)闡述了問題、挑戰(zhàn)、成果和貢獻(xiàn)，展示地球以及太空將如何從中受益。他強調(diào)，研究結(jié)果將不會通過宣言來實現(xiàn)，而是通過國家間和人與人之間的合作、以及研究機構(gòu)的持續(xù)承諾來實現(xiàn)。他的文章是任何對太空農(nóng)業(yè)有興趣的人的必讀文章。”