概述
太空農場(Space Farm),學名受控生態生保系統(Controlled Ecological Life Support System, CELSS),就是在太空依靠繁殖綠色植物(蔬菜、藻類等)就地解決航天員所需的食物、氧氣和水
等最基本物資的供應問題,是實現未來長期載人星際旅行、移民的關鍵技術和難題之一。
美國在未來航天計畫中將“植物在密封太空艙內進行長期實驗”列為重點研究項目。為了實現2018年重返月球和2033年載人登入火星的宏偉計畫,由詹森航天中心牽頭,NASA其它三個研究中心、部分軍工企業、科研院所、大學以及研究中心等單位共同協作,目前使其太空農場進展得如火如荼。
開發原因
美國計畫重返月球甚至載人登入火星,以四人登入火星為例預計將需要大量補給品,如果僅僅依靠地面供給,那么將需要一個龐大的補給隊伍往返運送,不僅運輸費用昂貴,技術上也難以保障。而太空農場可利用莊稼、蔬菜等高等植物的光合作用和蒸騰作用生產食物、氧氣和水,利用專性微生物等的降解作用進行生物可降解廢物的分解與再利用,可以實現系統內物質的閉合循環,僅需少量貯藏的食品和水就可以滿足乘員生活之需,為徹底解決長期載人航天的補給難題提供了一線生機。
研發歷史
太空是人類未來的家園,要在太空中長期生活,依靠地球的供養是不行的,必須把太空變成一片綠洲,建立起太空農場。 從人造衛星問世以來,科學家們就開始了在太空的植物栽培試驗。至
今,美、俄等國已在空間站上試種和培育了豌豆、小麥、玉米、稻穀、洋蔥、蘭花、鬱金香等100多種植物,以研究宇宙飛行中各種因素對植物生長的影響。 蘇聯航天員在“禮炮”號和“和平”號空間站上長期生活期間,播種過小麥,洋蔥、蘭花等植物,結果表明,植物要比在地球上生長得快,成熟得早。 美國在太空實驗室和太空梭上也進行過種植松樹、燕麥、綠豆等植物的試驗,發現這些植物在失重條件下其生長不僅沒有受到影響,而且蛋白質含量高,這說明在宇宙空間種植農作物可以提高產量。與此同時,美、俄兩國還在太空進行了動物的繁殖試驗,結果證明,果蠅、蜘蛛、魚類等動物都可以像在地面上一樣自由生長、繁育。太空農場中,植物可以在沙土或泡沫中生長,也可以懸在空中,植物只要有水、養分和支撐,就可以在太空失重條件下存活、發育和生長。而且風調雨順,季季高產。農場中的牛、羊、雞、魚等動物也能正常生長,可為太空居民提供新鮮的蔬菜、水果和豐富的肉、蛋、奶等食品。
外星土壤也可種植植物
植物不僅可利用月球和火星土被層生長,更能從外星球土壤中提取人類無法獲取的珍稀營養元素,人類可以利用“太空農場”獲得外星球的土壤的營養元素,滿足人類需要。科學家曾將美國宇
航局(NASA)“阿波羅號”系列飛船採集的月球土壤樣本塗抹在多種動物和植物上,這些動植物生長狀態良好。這表明,月球土被層採集的樣本沒有毒性,因此不會威脅動植物和人類。但是,科學家希望能夠恢復“阿波羅號”未完成的月球實驗,研究月球上土被和植物的培育,並分析月球植物的基因分子等級反應等,向科學更邁進一步。 該研究報告還指出,月球土壤樣本中的營養物質對發芽的幼苗、植物培基可能很有幫助。特別是這些植物還可以獲取在地球比較缺乏的營養元素,比如氮、磷、鉀等。