宇航員們?cè)谕馓杖绾紊?？科學(xué)家們展開(kāi)了在外太空種植農(nóng)產(chǎn)品的各種試驗(yàn)。

要成為“星際物種”，我們需要找到在太空環(huán)境中可持續(xù)種植糧食的方法。

三年后，美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）將把宇航員送往月球，這是阿波羅時(shí)代以來(lái)的第一次。這項(xiàng)名為Artemis III的任務(wù)目前計(jì)劃于2024年10月發(fā)射，作為NASA將“第一個(gè)女人和下一個(gè)男人”送上月球表面目標(biāo)的一部分。

除此之外，NASA的阿爾忒彌斯計(jì)劃還呼吁建立所有必要的基礎(chǔ)設(shè)施，以實(shí)現(xiàn)“可持續(xù)的月球探測(cè)計(jì)劃”。這將包括建造月球通道，一個(gè)允許定期往返月球表面的軌道棲息地，以及阿爾忒彌斯基地——這將允許宇航員們長(zhǎng)期停留在月球表面。

為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，NASA正忙于開(kāi)發(fā)和測(cè)試半個(gè)世紀(jì)以來(lái)首次將宇航員帶出近地軌道（LEO）的所有部件，如太空發(fā)射系統(tǒng)（SLS）和獵戶(hù)座航天器。

除了NASA，歐洲航天局（ESA）、俄羅斯聯(lián)邦航天局（Roscosmos）、中國(guó)國(guó)家航天局（CNSA）和印度空間研究組織（ISRO）等航天機(jī)構(gòu)都有將宇航員送上月球的計(jì)劃。一些人甚至計(jì)劃在月球的南極地區(qū)建立一個(gè)永久的月球定居點(diǎn)（比如歐空局的國(guó)際月球村）。

除此之外，美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）和其他太空機(jī)構(gòu)也在深入研究人類(lèi)如何在太空中長(zhǎng)期生活和工作。這意味著要設(shè)計(jì)出能夠?yàn)橛詈絾T提供可呼吸的、溫暖且不受環(huán)境因素影響的棲息地。

考慮到前往月球、火星或其他地方的任務(wù)將不能依靠定期的補(bǔ)給任務(wù)，這些棲息地也需要盡可能地自給自足。這意味著水和空氣需要持續(xù)回收和清潔，一些食物需要在室內(nèi)種植。

這就產(chǎn)生了許多問(wèn)題，因?yàn)樘諏?duì)所有生物來(lái)說(shuō)都是一個(gè)非常惡劣的環(huán)境。除了常見(jiàn)的危險(xiǎn)之外，關(guān)于太空中的糧食生產(chǎn)，我們還有很多不知道的東西。但是，隨著人類(lèi)太空探索的新時(shí)代即將到來(lái)，我們決心要找到答案！

1.生活在太空中的挑戰(zhàn)。

太空是一個(gè)極其荒涼的地方。在低地球軌道(LEO)以外的任何地方，都存在著多種危險(xiǎn)，這使得探索變得非常具有挑戰(zhàn)性。以月球和火星為例，這兩者都是未來(lái)探索任務(wù)（甚至是定居）的目的地。

月球是地球最接近的天體鄰居，這使它成為最容易、最快、成本最低的目的地。與此同時(shí)，火星被認(rèn)為是太陽(yáng)系中第二適宜居住的天體。然而，如果沒(méi)有一些嚴(yán)肅的技術(shù)干預(yù)，長(zhǎng)期生活和工作都是不可能的！

大氣層：

首先，月球是一個(gè)沒(méi)有空氣的天體。雖然從表面排出氣體產(chǎn)生的壓力很小，但幾乎可以忽略到接近真空的程度。另一方面，火星有大氣層，但據(jù)我們所知也不能維持生命的存活。

首先，火星表面的大氣壓力不到地球海平面（101.325 kPa對(duì)0.655 kPa）的1%。這種極稀薄的空氣也主要由二氧化碳（96%）、3%的氮?dú)狻?.6%的氬氣和水蒸氣組成，只有微量的氧氣。因此，火星的大氣層不僅太稀薄，無(wú)法呼吸，而且對(duì)于人類(lèi)和動(dòng)物來(lái)說(shuō)，它是一種有毒的煙霧！

溫度：

在地球上，我們稠密的大氣層，驅(qū)動(dòng)它的動(dòng)力（又名：氣候）、二氧化碳和其他溫室氣體的水平確保了溫度隨著時(shí)間的推移相對(duì)穩(wěn)定。當(dāng)然，有地區(qū)和年度的變化，但總體上，變化的程度并不極端。

根據(jù)世界氣象組織（WMO）的數(shù)據(jù)，地球平均氣溫約為14攝氏度（57華氏度）。然而，它們也會(huì)從最小的-128.6°F到最大的134°F（-89.2°C到56.7°C）——即總的范圍是262.6°F。（146°C）

在月球上，表面溫度平均在-9.4°F（-23°C）左右，在陽(yáng)光直射下從-280°F到243°F（-173°C到117°C）。從極冷到滾燙，總溫度范圍為523°F（290°C）。氣候變化得太劇烈了！

火星的情況或許會(huì)好一點(diǎn)。在這顆紅色星球上，氣溫平均在-82°F（-63°C）左右，夏季中午從-226°F到95°F。從極冷到溫暖，總溫度范圍為321°F。（178°C）

輻射：

在地球上，生活在發(fā)達(dá)國(guó)家的人們平均每年受到約620mrem（6.2mSv）的輻射，相當(dāng)于每天1.7mrem（0.017 mSv）。根據(jù)最近的一項(xiàng)研究，在沒(méi)有大氣或磁場(chǎng)保護(hù)的情況下，月球的遠(yuǎn)側(cè)受到的輻射是地球上發(fā)達(dá)國(guó)家的人們受到的200到1000倍！

再一次，火星上的情況要好一些，但肯定不是最好的！2008年，美國(guó)宇航局進(jìn)行了一項(xiàng)研究，顯示火星上的宇航員（或殖民者）平均每年暴露在2667mrem(26.67mSv)或每天0.073 mSv的輻射中——這是這個(gè)數(shù)字的4.3%。

微重力：

雖然針對(duì)上述所有挑戰(zhàn)都有預(yù)先存在的戰(zhàn)略，但仍然存在嚴(yán)重性問(wèn)題。國(guó)際空間站（ISS）上正在進(jìn)行的研究表明，長(zhǎng)期暴露在微重力下會(huì)對(duì)宇航員的健康產(chǎn)生有害影響——從肌肉和骨骼到心臟健康和心理疾病。

然而，月球引力和火星引力對(duì)地球生命健康的長(zhǎng)期影響還沒(méi)有被很好地理解。在月球和火星上，重力分別是我們?cè)诘厍蛏辖?jīng)歷的重力的16.6%（0.166克）和38%（0.376克）。

2.食物，無(wú)上榮光的食物。

雖然可以有把握地假設(shè)效果是相似的，但對(duì)于食物而言，我們?nèi)孕枰龃罅康难芯?。我們需要了解?duì)于食物而言，上述對(duì)于人類(lèi)可能產(chǎn)生的影響將如何以及何時(shí)生效，它們可能會(huì)持續(xù)多久，它們?nèi)绾?或是否)可以逆轉(zhuǎn)，以及從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，可以做些什么來(lái)緩解它們。

所有這些危害對(duì)植物也存在一個(gè)潛在的風(fēng)險(xiǎn)，宇航員將依賴(lài)植物來(lái)提供大部分營(yíng)養(yǎng)。植物性蛋白質(zhì)的好處是更可持續(xù)，資源密集度更低，許多綠色蔬菜還含有我們離不開(kāi)的礦物質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。

但是，如果未來(lái)外太空的人也打算在他們的飲食中加入動(dòng)物蛋白，那就意味著家畜，這意味著它們的健康也必須得到保證。在我們弄清楚如何做到這一點(diǎn)之前，需要進(jìn)行大量的研究。幸運(yùn)的是，這項(xiàng)研究正在如火如荼地進(jìn)行著！

3.過(guò)去的實(shí)驗(yàn)。

生物質(zhì)生產(chǎn)系統(tǒng)（BPS）：

全球BPS環(huán)境控制子系統(tǒng)為植物提供了一個(gè)生長(zhǎng)環(huán)境，研究微重力對(duì)小麥光合作用和新陳代謝的影響。這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)從2001年12月持續(xù)到2002年6月，目的是調(diào)查再生生命維持系統(tǒng)是否可以被納入未來(lái)的月球和火星任務(wù)中。

這項(xiàng)歷時(shí)73天的實(shí)驗(yàn)總共收獲了8次，結(jié)果表明微重力對(duì)植物生長(zhǎng)并不是一個(gè)重要的壓力源。然而，國(guó)際空間站上生長(zhǎng)的未成熟種子與地面上生長(zhǎng)的種子之間的比較表明，微重力可能會(huì)影響植物的口味和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。

擬南芥根系特性（CARA）：

在2014年3月至2014年9月期間進(jìn)行的這項(xiàng)新的擬南芥根系吸引特性（CARA）實(shí)驗(yàn)，在分子和遺傳水平上研究了在微重力條件下影響植物根系生長(zhǎng)的機(jī)制（以及它們?cè)跊](méi)有光的情況下會(huì)如何變化）。

這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)包括將一組幼苗暴露在陽(yáng)光下，同時(shí)將另一組幼苗置于黑暗中，并檢查每種環(huán)境如何影響根的生長(zhǎng)模式。結(jié)果表明，微重力對(duì)植物生長(zhǎng)激素以及調(diào)節(jié)細(xì)胞大小和形狀的基因都有一定的影響，而這些基因影響根的生長(zhǎng)。

重力感知系統(tǒng)：

在地球上，植物對(duì)光和重力做出反應(yīng)來(lái)引導(dǎo)它們的根的方向。全球定位系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)于2017年9月至2018年10月進(jìn)行，調(diào)查了植物在微重力環(huán)境中如何感知重力和光線(xiàn)。

這涉及將正常和突變的研究植物（泰爾水芹）置于國(guó)際空間站的歐洲模塊化培養(yǎng)系統(tǒng)中，該系統(tǒng)包含一個(gè)用于模擬重力的離心機(jī)。這使得研究人員可以在黑暗中交替地讓植物承受微重力和模擬重力（0.006微克到1微克）。

光合作用實(shí)驗(yàn)和系統(tǒng)測(cè)試操作（PESTO）：

在2001年12月至2002年6月期間（與BPS一起）進(jìn)行的全球光合作用實(shí)驗(yàn)和系統(tǒng)測(cè)試與操作試驗(yàn)（PESTO）調(diào)查了微重力對(duì)矮稈小麥植株的影響。

與地球上生長(zhǎng)的樣品相比，國(guó)際空間站上的小麥植株生長(zhǎng)得大10%，而葉片生長(zhǎng)速度相似。實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，微重力改變了葉片發(fā)育、植物細(xì)胞和葉綠體（進(jìn)行光合作用的細(xì)胞結(jié)構(gòu)），但對(duì)植物無(wú)害。

國(guó)際植物通用生物處置裝置實(shí)驗(yàn)室（PGBA）：

國(guó)際植物通用生物處理裝置實(shí)驗(yàn)室（PGBA）從2002年6月到2002年12月，研究了微重力對(duì)植物細(xì)胞壁的一個(gè)重要部分（木質(zhì)素）的影響。它由一個(gè)獨(dú)立的植物生長(zhǎng)室組成，提供溫度、濕度、養(yǎng)分輸送和光線(xiàn)控制。

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)植物物質(zhì)不能正常發(fā)育，并確認(rèn)需要在植物生長(zhǎng)室內(nèi)加強(qiáng)空氣質(zhì)量調(diào)節(jié)。從中吸取的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)為未來(lái)所有植物生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)了太空飛行植物室設(shè)計(jì)。

4.當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)。

由于靠近地球與其先進(jìn)的設(shè)施和微重力環(huán)境，國(guó)際空間站（ISS）能夠容納多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。除了研究太空旅行對(duì)人類(lèi)的影響外，還在進(jìn)行多項(xiàng)植物實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)包括：

高級(jí)植物棲息地：

美國(guó)APA于2017年4月開(kāi)始在國(guó)際空間站上運(yùn)行（并將持續(xù)到2021年9月1日）。這是一個(gè)全自動(dòng)閉環(huán)系統(tǒng)，旨在進(jìn)行植物生物科學(xué)研究，該系統(tǒng)由美國(guó)宇航局和美國(guó)軌道技術(shù)公司（ORBITECH）共同開(kāi)發(fā)，由美國(guó)宇航局肯尼迪航天中心（KSC）管理。

該系統(tǒng)采用了一系列LED燈和一個(gè)環(huán)境控制的生長(zhǎng)室，配備了180多個(gè)傳感器。這使得APA可以在最佳光照條件下種植植物，同時(shí)將實(shí)時(shí)信息（植物和土壤的溫度、氧氣含量、二氧化碳含量和水分含量）反饋給KSC的團(tuán)隊(duì)。

阿列夫零號(hào)（Aleph Zero）:

2019年，總部位于以色列的阿列夫農(nóng)場(chǎng)公司（Aleph Farm）（與俄羅斯公司3D Biopprint Solutions合作）培育了太空中的第一塊肉。使用直接從牛細(xì)胞打印肉類(lèi)的工藝，該公司在國(guó)際空間站上生產(chǎn)了少量牛肉。

為了在這一成功的基礎(chǔ)上再接再厲，該公司在2020年10月下旬宣布了一項(xiàng)新計(jì)劃，將在太空中大規(guī)模種植肉類(lèi)。該項(xiàng)目名為Aleph Zero，該公司正尋求與科技公司和太空機(jī)構(gòu)建立戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系。

美國(guó)生物實(shí)驗(yàn)室（Biolab）:

美國(guó)生物實(shí)驗(yàn)室（Biolab）的實(shí)驗(yàn)是作為歐空局哥倫布號(hào)模塊的一部分交付給國(guó)際空間站的，該實(shí)驗(yàn)研究了失重在有機(jī)體的各個(gè)層面上所起的作用，從對(duì)單個(gè)細(xì)胞的影響到包括人類(lèi)在內(nèi)的復(fù)雜有機(jī)體。

自2008年哥倫布號(hào)發(fā)射以來(lái)，Biolab利用配備離心機(jī)的培養(yǎng)箱模擬不同水平的重力，研究了微重力對(duì)小型植物、無(wú)脊椎動(dòng)物、微生物、動(dòng)物細(xì)胞和組織培養(yǎng)的影響。

太空中的土壤健康：

農(nóng)業(yè)（空間土壤健康）實(shí)驗(yàn)研究了植物栽培和健康中另一個(gè)經(jīng)常被忽視的方面——土壤和養(yǎng)分的聚集，也被稱(chēng)為控制環(huán)境下土壤穩(wěn)定性的重力效應(yīng)的測(cè)定。

該實(shí)驗(yàn)基于美國(guó)康奈爾大學(xué)農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)學(xué)院的約翰·摩根·艾倫斯博士（Dr. Morgan Irons）和約翰尼斯·萊曼博士（Dr. Johannes Lehamann）以及柏林自由大學(xué)的馬蒂亞斯·里利格博士（Dr. Matthias Rilling）進(jìn)行的科學(xué)研究。

贊助由諾?？搜芯克?、美國(guó)榮鼎科學(xué)有限責(zé)任公司、美國(guó)國(guó)家航空航天局、太空科學(xué)促進(jìn)中心提供，資金來(lái)自深空生態(tài)有限責(zé)任公司、榮鼎科學(xué)公司、Ebio365和美國(guó)茲韋倫伯格-蒂茨基金會(huì)。

該實(shí)驗(yàn)由三種類(lèi)型的土壤樣本（纖維質(zhì)的、富含有機(jī)物的和富含淤泥/粘土的）組成，分布在12個(gè)0.135盎司（4毫升）的小瓶中。這些樣本由康奈爾大學(xué)（富含淤泥/粘土的樣本）、BIO365（BIOALL，纖維樣本）和里利格實(shí)驗(yàn)室的柏林土壤（富含沙子的有機(jī)樣本）提供。

這些土壤樣本被細(xì)分為兩組，每組六份，被稱(chēng)為“自由浮動(dòng)”和“限制移動(dòng)”組。最后，這兩組六份樣本又被細(xì)分為兩組，每組三份，分別按各自持水量的60%和30%澆水。

這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的目的是確定微重力對(duì)真菌和細(xì)菌生長(zhǎng)和活動(dòng)的影響，如果人類(lèi)想要在地球以外的地方種植食物，這是必不可少的。該實(shí)驗(yàn)的發(fā)明者、康奈爾大學(xué)土壤和作物科學(xué)博士研究生摩根·艾恩斯（Morgan Irons）解釋說(shuō)：

“活的土壤根際中的微生物有助于產(chǎn)生土壤團(tuán)聚體，這是一種重要的土壤結(jié)構(gòu)，支持農(nóng)業(yè)植物獲得生長(zhǎng)所需的生物地球化學(xué)反應(yīng)。太空土壤健康實(shí)驗(yàn)的分析結(jié)果將增強(qiáng)我們對(duì)航天如何影響土壤微生物活動(dòng)和空間農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的生物再生能力的了解。這些知識(shí)將使我們能夠在未來(lái)的太空任務(wù)中提高在受控環(huán)境農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中種植的糧食作物的效率和產(chǎn)量?！?/p>

美國(guó)素食生產(chǎn)系統(tǒng)：

美國(guó)素食生產(chǎn)系統(tǒng)（又名Veggie)自2013年3月以來(lái)一直在國(guó)際空間站上運(yùn)行，并支持各種旨在觀察植物如何感知和響應(yīng)重力的實(shí)驗(yàn)。此外，部分作物通常由機(jī)組人員收獲和食用，其余的則被帶回地球進(jìn)行進(jìn)一步分析。

在國(guó)際空間站上的所有植物實(shí)驗(yàn)中，蔬菜在生產(chǎn)量上占有很大的地位，這使得以前由于大小限制而無(wú)法生長(zhǎng)的更大的植物得以生長(zhǎng)。其可調(diào)節(jié)的LED燈庫(kù)還允許在需要臨時(shí)光源的其他實(shí)驗(yàn)中使用。

到目前為止，國(guó)際空間站（Veggie-01到Veggie-04）上已經(jīng)進(jìn)行了四次重大實(shí)驗(yàn)。2018年2月，Veggie得到了增強(qiáng)，增加了蔬菜被動(dòng)軌道養(yǎng)分輸送系統(tǒng)（PODS），這是一個(gè)旨在微重力環(huán)境下高效輸送水和養(yǎng)分的系統(tǒng)。

池塘單元的設(shè)計(jì)目的是減輕微重力對(duì)水分配的影響，增加氧氣交換，并為根區(qū)生長(zhǎng)提供足夠的空間。這將允許種植更多的農(nóng)作物，包括更大的葉菜、水果作物，以及新型生菜和水田蔬菜。

5.其他實(shí)驗(yàn)。

并不是所有在太空中生產(chǎn)食物的實(shí)驗(yàn)都是在國(guó)際空間站上進(jìn)行的。其中一些是在地球上完成的，或者是在某些更具異國(guó)情調(diào)的地方（比如月球）完成的。

嫦娥四號(hào)：

2019年1月，中國(guó)嫦娥四號(hào)任務(wù)成為第一個(gè)登陸月球背面的機(jī)器人月球探測(cè)器。除了一套科學(xué)儀器外，著陸器元件還搭載了由28所中國(guó)大學(xué)聯(lián)合設(shè)計(jì)的月球微生態(tài)系統(tǒng)。

它由一個(gè)6.6磅（3公斤）的密封模塊組成，里面裝著土豆、番茄、擬南芥種子和蠶卵。這樣做的目的是測(cè)試植物和昆蟲(chóng)是否能在微重力環(huán)境中共同生長(zhǎng)。2019年1月15日，有消息稱(chēng)，棉籽、油菜籽、土豆種子已經(jīng)發(fā)芽，成為第一批在月球上發(fā)芽的植物。

9天后，當(dāng)突然降溫(由月球的夜晚引起)及生物圈未能保持溫暖導(dǎo)致幼苗死亡時(shí)，實(shí)驗(yàn)被終止。然而，這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)是此類(lèi)實(shí)驗(yàn)中的第一次，并提供了有價(jià)值的數(shù)據(jù)。

聯(lián)合可再生空間有機(jī)食品生產(chǎn)衛(wèi)星（EuCROPIS）：

2018年12月，德國(guó)聯(lián)邦航空航天中心（DLR）將Euglena和聯(lián)合可再生空間有機(jī)食品生產(chǎn)（EuCROPIS）衛(wèi)星送入近地軌道。這項(xiàng)任務(wù)使用人類(lèi)排泄物作為營(yíng)養(yǎng)源，在模擬重力條件下測(cè)試植物生長(zhǎng)。

這顆衛(wèi)星被設(shè)計(jì)成能夠旋轉(zhuǎn)以模擬重力，其中包括兩個(gè)配備了種植西紅柿的溫室。EuCROPIS進(jìn)行了兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，模擬了月球和火星引力（分別是地球重力的16.6%和38%），并研究了它們對(duì)植物生長(zhǎng)的影響。

月球溫室：

月球溫室（LGH）于2009年投入使用，是一個(gè)水培植物生長(zhǎng)室和技術(shù)示范。LGH是生物再生生命支持系統(tǒng)（BLSS）的一個(gè)例子，該系統(tǒng)旨在為地球以外的生活和工作提供一個(gè)閉環(huán)、可持續(xù)的生命支持系統(tǒng)。

除了為宇航員提供持續(xù)的食物供應(yīng)外，它還為機(jī)組人員提供空氣重復(fù)利用、水回收和廢物回收。LGH是由亞利桑那州立大學(xué)受控環(huán)境農(nóng)業(yè)中心（UA-CEAC）的研究人員在美國(guó)宇航局戈達(dá)德地球科學(xué)中心（GES）的支持下設(shè)計(jì)和建造的。

6.未來(lái)的實(shí)驗(yàn)。

目前有幾個(gè)試驗(yàn)正在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，或者已經(jīng)完成等待發(fā)送到國(guó)際空間站。還有激勵(lì)性的競(jìng)賽以激發(fā)更多的實(shí)驗(yàn)、想法和策略。

BIOWYSE：

由挪威國(guó)家空間跨學(xué)科研究中心（CIRiS）開(kāi)發(fā)的用于空間探索的生物污染綜合控制濕式統(tǒng)將確保為宇航員提供可持續(xù)和可再生飲用水的不同方法。

這個(gè)集成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的是儲(chǔ)存淡水，監(jiān)測(cè)其污染跡象，并用紫外線(xiàn)（而不是化學(xué)物質(zhì)）對(duì)其進(jìn)行凈化。它還能夠監(jiān)測(cè)空間站或航天器內(nèi)部各種潮濕地區(qū)的細(xì)菌污染水平。

這是必要的，因?yàn)閲?guó)際空間站上大約80%的水來(lái)自空中的水蒸氣，以及回收的淋浴水和尿液。未來(lái)為生活在獅子座或外星世界而設(shè)計(jì)的棲息地將同樣需要在閉合循環(huán)系統(tǒng)中收集水，以供飲用和灌溉。

目前，國(guó)際空間站依靠化學(xué)品來(lái)凈化循環(huán)水，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，這不太可能持續(xù)下去。一個(gè)能夠感知空氣中水蒸氣和潮濕表面污染的系統(tǒng)也將為機(jī)組人員的健康和安全帶來(lái)好處。

伊甸園國(guó)際空間站（Eden ISS）：

2015年5月，在南極洲建立起了一個(gè)實(shí)驗(yàn)溫室設(shè)施，以測(cè)試一種在太空中種植植物的新方法。它的名字是伊甸園國(guó)際空間站（Eden ISS），這是一個(gè)由大約15家公司和研究機(jī)構(gòu)（包括德國(guó)航空航天中心）于2015年啟動(dòng)的跨國(guó)項(xiàng)目，由歐盟的Horizon 2020研究和創(chuàng)新計(jì)劃提供資金。

該系統(tǒng)結(jié)合了先進(jìn)的養(yǎng)分輸送、高性能LED照明、生物檢測(cè)和凈化技術(shù)，可在有限的空間內(nèi)種植多種植物。除了驗(yàn)證這種類(lèi)型的系統(tǒng)可以在國(guó)際空間站上運(yùn)行外，伊甸園國(guó)際空間站還打算在地球上應(yīng)用，為南極Neumayer站III的越冬工作人員提供新鮮農(nóng)產(chǎn)品。

全球軌道生物自動(dòng)艙（OBAM）：

2020年2月，俄羅斯托木斯克理工大學(xué)和他們?cè)诙砹_斯中部的合作伙伴宣布創(chuàng)建一個(gè)軌道溫室的原型系統(tǒng)——被稱(chēng)為全球軌道生物自動(dòng)艙。這種裝置將允許植物在太空中生長(zhǎng)和培育，而只需最少的人工監(jiān)督。

OBAM將加速植物生長(zhǎng)的智能照明與專(zhuān)門(mén)的水培、自動(dòng)化灌溉和機(jī)器人收獲相結(jié)合。初期研究人員還在為國(guó)際空間站開(kāi)發(fā)放大版的原型，它將是圓柱形的，包含大約320英平方尺（30平方米）的種植面積。

時(shí)間尺度：

這項(xiàng)為期三年的計(jì)劃由來(lái)自六個(gè)歐洲國(guó)家的八家研究機(jī)構(gòu)組成的財(cái)團(tuán)開(kāi)發(fā)（資金由歐盟的Horizon 2020計(jì)劃提供）。該計(jì)劃的縮寫(xiě)是在可伸縮的高級(jí)生命探索支持系統(tǒng)中開(kāi)發(fā)模塊化設(shè)備的技術(shù)和創(chuàng)新（Technology And Innovation For Development Of Modular Equipment In Scalable Advanced Lifesupport Systems For Space Explorations）。

這項(xiàng)技術(shù)也是由CIRiS的研究人員開(kāi)發(fā)的，旨在為種植植物而循環(huán)利用水和養(yǎng)分。像它的前身一樣，它依靠旋轉(zhuǎn)的離心機(jī)來(lái)模擬月球和火星的重力，并測(cè)量這對(duì)植物吸收養(yǎng)分和水分的能力的影響。

第七，深空糧食挑戰(zhàn)賽。

NASA舉辦激勵(lì)性競(jìng)賽的傳統(tǒng)由來(lái)已久，其目的是將特定挑戰(zhàn)的解決方案眾包出去。鑒于糧食生產(chǎn)系統(tǒng)在未來(lái)幾年將具有高度優(yōu)先地位，美國(guó)國(guó)家航空航天局（與Methuselah基金會(huì)合作）和加拿大航天局（CSA）聯(lián)合發(fā)起了全球深空糧食挑戰(zhàn)賽。

作為美國(guó)國(guó)家航空航天局第二個(gè)百年挑戰(zhàn)計(jì)劃的一部分，這項(xiàng)比賽將為長(zhǎng)期任務(wù)的食品生產(chǎn)技術(shù)或系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)頒發(fā)現(xiàn)金獎(jiǎng)勵(lì)。獲獎(jiǎng)作品將是那些能夠提供安全、營(yíng)養(yǎng)和開(kāi)胃的食物，而這些食物需要的資源最少，產(chǎn)生的廢物最少。

這項(xiàng)比賽于2021年1月宣布，將繼續(xù)接受申請(qǐng)直到2021年7月30日。美國(guó)國(guó)家航空航天局將向美國(guó)公民提交的競(jìng)賽第一階段獲獎(jiǎng)提案頒發(fā)高達(dá)50萬(wàn)美元的獎(jiǎng)金。

加拿大航天局將為參賽的加拿大團(tuán)隊(duì)舉辦一場(chǎng)類(lèi)似的平行競(jìng)賽活動(dòng)，并從自己的獎(jiǎng)金中頒發(fā)獎(jiǎng)品。其他國(guó)家的參賽隊(duì)也可以參賽，他們的建議將獲得國(guó)際認(rèn)可，但沒(méi)有資格獲得獎(jiǎng)金。

根據(jù)呈現(xiàn)的技術(shù)，可能會(huì)有第二階段，包括可能會(huì)緊隨其后的廚房演示。格蕾絲·道格拉斯（Grace Douglas）是美國(guó)國(guó)家航空航天局約翰遜航天中心（Johnson Space Center）的先進(jìn)食品技術(shù)首席科學(xué)家，她這樣解釋了比賽的目的：

“我們需要為我們的宇航員提供滿(mǎn)足熱量和營(yíng)養(yǎng)要求的食物，但我們想要更進(jìn)一步。食物系統(tǒng)的多樣性、可接受性和營(yíng)養(yǎng)含量有可能超越僅僅維持人體的范疇，促進(jìn)心理和生理健康。”

第八，為了太空，更為了地球。

除了培養(yǎng)在太空和其他天體上種植糧食的創(chuàng)新想法外，這項(xiàng)研究還旨在創(chuàng)造更可持續(xù)的食物實(shí)踐供國(guó)內(nèi)使用。在不久的將來(lái)，全球人口預(yù)計(jì)將超過(guò)100億，這將與干旱、極端天氣、沿海和內(nèi)陸洪水以及環(huán)境破壞程度的加劇不謀而合。

簡(jiǎn)而言之，我們的人口將不斷膨脹，而我們賴(lài)以生存和謀生的系統(tǒng)將處于危險(xiǎn)之中。為了迎接這一挑戰(zhàn)，人類(lèi)需要找到一種方法，以一種可持續(xù)的方式養(yǎng)活更多的人而不會(huì)增加我們對(duì)自然環(huán)境的影響。

正如摩根·艾恩斯（Morgan Irons）總結(jié)的那樣，他是DSE的聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席科學(xué)官，也是美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（NSF）、美國(guó)卡爾·薩根研究所（Carl Sagan Institute）和諾?？搜芯克难芯繂T：

“土壤健康與農(nóng)業(yè)健康有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系，對(duì)于生產(chǎn)營(yíng)養(yǎng)食品、促進(jìn)地球和太空中的環(huán)境和人類(lèi)健康至關(guān)重要。無(wú)論我們是在月球、火星還是其他行星上，當(dāng)?shù)氐耐寥阑蝻L(fēng)土層都是一種寶貴的原地資源，既可以進(jìn)行加工，也可以用來(lái)發(fā)展適應(yīng)極端環(huán)境生活的有彈性和適應(yīng)性的棲息地，比如準(zhǔn)封閉的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)?！?/p>

成為一個(gè)“多行星物種”（正如埃隆·馬斯克所說(shuō)）不僅僅意味著要學(xué)會(huì)在其他星球上生活。這也意味著找到更好、更可持續(xù)的方式在地球上生活，直到無(wú)限的未來(lái)。雖然有一天我們可能會(huì)冒險(xiǎn)在宇宙的其他地方扎根，但正如我們所知，地球永遠(yuǎn)是生命的搖籃。

如果說(shuō)太空之旅教會(huì)了我們什么，那就是像地球這樣的行星是多么稀有和珍貴，我們不應(yīng)該想當(dāng)然地認(rèn)為這是理所當(dāng)然的。它還告訴我們，我們要殖民太空的唯一方式是了解我們的行星環(huán)境，并欣賞它賦予生命、維持生命的系統(tǒng)。

BY:interestingengineering

FY: 羅導(dǎo)

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