给太空植物浇水很难,但 NASA 有一个计划

给太空植物浇水很难,但 NASA 有一个计划

宇航员们喜欢植物。在无菌、机械化的国际空间站中,宇航员们非常渴望看到一丝绿色,因此他们会热切地自愿利用空闲时间来照料空间站上的植物实验。但有了新的玻璃容器,他们就几乎不用再花时间在园艺上了——至少,只要它开始正常工作。

自 2017 年以来,NASA 科学家一直与 Techshot 和 Tupperware 合作,打造用于在太空中培育绿色植物的完美容器。最终成果是一个名为被动轨道养分输送系统(PONDS)的低维护微型苗圃。

每个 PONDS 都是一个塑料盒。里面有一个小盆,里面装着橙色粘土沉淀物(就像棒球场小路上的那种)、肥料和两粒种子。外容器储存水。这样做的目的是,根最终会从主容器中长出来,进入水中,而无需任何人工干预。

美国宇航局并没有试图剥夺国际空间站机组人员的#plantshelfies。但宇航员的时间很宝贵,Techshot 发射运营总监戴维·里德 (David Reed) 说。Techshot 是一家研发公司,制造了空间站的大量硬件。由于宇航员的日程安排很紧凑,是太空实验的主要制约因素,因此宇航员花在植物维护上的时间越少越好。

两组 PONDS 已经进入太空,第一组于 2018 年 4 月进入太空,第二组于本月初进入太空。但它们并没有按计划顺利进行。在最近的一次实验中,种子发芽了,但未能成功——可能是因为缺水。“它们干枯了,”国际空间站研究办公室首席科学家霍华德·莱文说。“这有点令人沮丧,但也学到了很多东西。”

太空中的一切都与地球上不同。想象一下室内植物。通常,它被种在带有排水孔的花盆里。植物生长在容器内的土壤中。当植物的饲养者给它浇水时,水会渗入根部,然后多余的水会从花盆底部的孔中流出。在太空中,这个概念完全不成立。有抱负的植物学家遇到了与太空科学家在设计最佳废水处理系统、燃料箱甚至咖啡杯时所面临的相同问题:没有任何东西可以固定在容器内。即使科学家找到了将所有正确部件固定在一起的方法,花盆中的水也不会向下流动,而是不断浸透——这对大多数植物来说都是不允许的。

PONDS 内部一瞥。图片由 Howard Levine 提供

多年来,NASA 的科学家们用各种策略来解决这些问题。最近,他们使用了“枕头”——由粘土、肥料和种子组成的小包,国际空间站的工作人员大约每三天浇一次水。长叶莴苣等绿叶蔬菜在枕头中生长良好,这对可能缺乏莴苣营养的宇航员来说是个好消息。然而,枕头无法容纳足够的水来养育西红柿或甜椒等结果植物——这正是 PONDS 的推动力。

霍华德·莱文 (Howard Levine) 和他在 NASA 的团队使用他们在家居用品商店能找到的任何材料开发了原型。Techshot 参与进一步开发模型,并将这个想法提交给特百惠。特百惠研究和产品创新副总裁戴维·库苏马 (David Kusuma) 说,食品包装工程师精通不会渗出有毒塑料的安全塑料技术,他们知道如何将这些材料塑造成各种用途。即使有了集体知识,该团队仍求助于外部顾问,例如波特兰州立大学痴迷于零重力的材料工程师马克·韦斯洛格尔 (Mark Weislogel) 和肯尼迪航天中心的其他植物生物学家。

PONDS 的未来取决于找到让植物存活和茁壮成长的精确水量。到目前为止,实验中的植物已经淹死和干枯,因此未来的成功取决于达到金发姑娘的平衡状态。如果一切顺利,里德估计该团队明年将在国际空间站上准备好一台 PONDS 3.0 用于番茄实验。最终,他设想了一个可以自动运行并同时为许多不同可食用植物浇水的大型水箱。完善这项技术可以延长太空任务的时间,这是前往火星的关键一步。

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