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“月球嫩芽”破土而出!在月球上“种菜”怎么做到的?

2022-08-13 16:39:28
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本文综合自:《知识就是力量》杂志、央视新闻、科技日报

据央视新闻消息,今天(15日),嫦娥四号上搭载的生物科普试验载荷发布了最新试验照片,照片显示试验搭载的棉花种子已经长出了嫩芽,这也标志着嫦娥四号完成了人类在月面进行的首次生物实验。

此次在月球上进行的生物科普试验选择了棉花、油菜、土豆、拟南芥、酵母和果蝇六种生物作为样本,将它们的种子和虫卵带到月球上进行培育。那嫦娥四号是如何做到在“月宫种菜”的呢?这就不得不提到由教育部深空探测联合研究中心组织,重庆大学牵头的科普载荷“月面微型生态圈”了!今天,我们就一起来了解一下在月球上种植生物的技术↓↓↓

“月面微型生态圈”长啥样?

“月面微型生态圈”高18厘米,直径16厘米,净容积约0.8升,总重量3千克,从表面看就是一个圆柱形的金属罐子,有点类似于我们家里的奶粉罐。

“月面微型生物圈”本尊 在罐子里,土豆和拟南芥会进行光合作用,释放氧气,而动物虫卵吸入氧气,排出二氧化碳和生活垃圾提供给土豆和拟南芥的种子,循环往复,小生态圈就初现形态了。

这时候可能有人会问,地球上的光合作用直接利用太阳光,那么月球上的月光是如何引入“生态圈”的呢?原来,“月面微型生态圈”是通过光导管引入月球表面自然光线,实现月面原位资源利用,让动植物完全接受月球的光照环境。深空中心的老师们之前也考虑过用人工光线模拟地球上的光照环境,但利用月面自身光照对实验的意义更大。如果动植物能够适应月球光照进行生长,那么以后人类就可以在月球建设基地,开展长时间的科研工作,对人类未来在地外星球生存非常重要。

“月面微型生态圈”是一个真实的生态圈,假设这个生态圈运转正常,罐子里的动植物将经历一个完整的生命周期。动物虫卵从虫卵孵化到幼虫成长发育,土豆和拟南芥的种子从发芽、幼苗生长到开花,一个完整的生命周期就诞生了。

光合作用示意图

为什么选择棉花、土豆、拟南芥等生物?

由于“罐子”里资源有限,就要求里面的动植物不能占用过多空间。那些能登上月球的动植物就需要满足特定的条件。首要条件就是“个子小”。其次,由于月球上没有大气传递热量,昼夜温差大,在太空舱内温度控制在30~60℃,“罐子”内温度控制为最低-10℃,因此要求动植物能耐高温、耐冻,而且能抗辐射和抗干扰。

土豆是大家熟悉的食物,很有可能是以后太空的主食。这次选择的土豆是特别培育的“小个子”品种。拟南芥开花周期短,从发芽到开花只需1 个月,是很好的实验用模式植物。而动物虫卵将在生态圈中完成虫卵孵化、幼虫生长发育的完整生命周期。

土豆可能是未来太空的主食

最新传回的图片显示,棉花的嫩芽长势良好,这是在经历月球低重力、强辐射、高温差等严峻环境考验后,在月球上长出的第一株植物嫩芽,实现了人类首次月面的生物生长培育实验。

温度控制有难度!

此次嫦娥四号所抵达的月球背面距地球38万千米。月球环境真空,白天温度能达到100多摄氏度,夜晚零下100多摄氏度,加上微重力、太阳辐射强、高能粒子冲击等,给实验带来不小的困难。

科普载荷“月面微型生态圈”的难点在于温度的控制和能源的供给。因为太空舱不会给“罐子”供电,因此需要自己解决能源问题。为了让“罐子”里温度恒定,科学家们给“月面微型生态圈”穿上保温服并装了空调。但这个空调不是普通的空调,是应用重庆大学在建筑温控上的优势研制出的新型空调。利用太阳能电池就能进行温度控制,保证“月面微型生态圈”以及照相机等一些耗电器材的工作。

从发射准备到飞行登月,中间大约会有两个月时间。为了让动植物不在途中就开始生长,科学家们进行了大量相关试验,以保证动植物在旅途中沉睡,到达月球后再被唤醒。发射后不能人为遥控操作,只能通过摄像头和传感器进行观测。

同时,此次实验的重要作用之一就是科普,因此项目团队安装了相机,全程记录这一过程,并与地球实验进行对比,将向青少年和广大科普爱好者和宇宙探索爱好者来进行科普宣传。

电影《火星救援》中,与队友失联的宇航员马克,在火星上靠种土豆、吃土豆生存下来,最终等来了救援

还记得在电影《火星救援》中,宇航员马克独自在火星,将居住舱变成火星土豆农场,靠种土豆、吃土豆生存500天。美国大片里出现的这些场景,中国的科学家们正在将它一步步变为现实!




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