秋凡

繼2016年美國在NASA空間站中培育出第一株在外層空間開放的百日菊之后，中國的土豆和擬南芥的種子將作為嫦娥四號的“乘客”，于2018年登陸月球表面，屆時將在月球上開出第一朵土豆花或擬南芥花。

月球上面沒有氣壓，重力只有地球的1/6，它的1天時間相當(dāng)于地球上的14天，而接著就是兩周的黑夜。那里沒有碳，而碳是植物進(jìn)行光合作用不可或缺的元素。尋找在月球上種植植物的方法，比將人類送上月球更具挑戰(zhàn)性。譬如說，月球環(huán)境是真空的，白天溫度能達(dá)到一百多攝氏度，夜晚卻降到零下一百多攝氏度，加上微重力、太陽輻射強(qiáng)、高能粒子沖擊等，給動植物的生長帶來極大的困難。

根據(jù)已知的動植物生長知識，中國科學(xué)家創(chuàng)造了一個能在月球上面適應(yīng)動植物生長、實(shí)現(xiàn)生態(tài)循環(huán)的小空間——“月面微型生態(tài)圈”。該項(xiàng)目歷時兩年多的試驗(yàn)，終于在2017年9月完成正式品，將于2018年年底發(fā)射。

“月面微型生態(tài)圈”是模擬動植物在地球上的生存環(huán)境，由特殊鋁合金材料制成的一個圓柱形“罐子”，高18厘米，直徑16厘米，凈容積約0.8升，總重量3千克。罐子雖然不大，內(nèi)部卻大有乾坤，里面零部件達(dá)40個，聚集了機(jī)械、控制、環(huán)境、生物、光學(xué)、能源等多學(xué)科交叉的研發(fā)團(tuán)隊(duì)的智慧。這次實(shí)驗(yàn)的主要目的是觀察植物在月球上的光合作用，并為下一步科研活動提供更大的可能性。

為了讓“罐子”里溫度恒定，研究人員給“月面微型生態(tài)圈”穿上了保溫服，并安裝了根據(jù)應(yīng)用在建筑溫控上的優(yōu)勢研制出的新型空調(diào)。然后，研究人員又利用太陽能電池控制溫度，保證微型生態(tài)圈和照相機(jī)等一些耗電器材的運(yùn)作。

因?yàn)椤肮拮印崩镔Y源有限，動植物占用的空間不能過多，加上月球上沒有大氣傳遞熱量，晝夜溫差大，因此所選種子必須滿足個子小、耐高溫、耐凍、抗輻射和抗干擾等因素。經(jīng)過上千次的篩選后，土豆、擬南芥、蠶脫穎而出，成功獲得任務(wù)榜上的指定名額。除了土豆、擬南芥兩種植物的種子和蠶卵之外，“罐子”里面還放有土壤、養(yǎng)分、空氣等動植物生長需要的元素，以及記錄動植物生長的微型攝像機(jī)和照相機(jī)、調(diào)節(jié)溫度的空調(diào)、提供能源的電池等。

有了恒溫的保障，“罐子”里的溫度會保持在-10℃至30℃之間，土豆和擬南芥通過光導(dǎo)管吸收月球表面的自然光進(jìn)行光合作用，釋放氧氣供養(yǎng)生態(tài)圈里的“消費(fèi)者”——蠶卵，然后蠶卵排出二氧化碳和生活垃圾提供給植物種子，循環(huán)往復(fù)。如此一來，一個小生態(tài)圈就初現(xiàn)形態(tài)了。預(yù)計(jì)在三個月后，有望在月球上順利開出第一朵花。

從發(fā)射準(zhǔn)備到飛行登月這兩個月里，為了讓動植物在指定時空中生長，研究人員進(jìn)行了大量試驗(yàn)，以保證動植物在旅途中沉睡，到達(dá)月球后再被喚醒。據(jù)該項(xiàng)目的總指揮謝更新教授介紹，通過“月面微型生態(tài)圈”觀察低重力、強(qiáng)輻射條件下植物種子的生長全過程，能驗(yàn)證月球環(huán)境下種子的呼吸作用和植物的光合作用。

當(dāng)這兩種植物在月球表面開出第一朵花，而土豆就可作為人類太空生存的食物來源，這次實(shí)驗(yàn)的價值將更加重大。人類對外層空間的好奇和探索從未停止，或許在不久的將來，人類移居月球就不再是夢。

（李淇淇薦自《知識窗》）

責(zé)編：Esterendprint