资料

 
种菜，中华民族的种族天赋，诗人陶渊明一句“种豆南山下，草盛豆苗稀”打开了中华民族种植业发展的壮美诗篇。老祖宗讲话了“宁舍丈母娘，不卖种子粮”，足以可见老百姓对种菜的重视程度。毛主席说：工业学大庆，农业学大寨，总有一天要到太空上去种菜！这不是，紧跟着2016年11月11日，在神州十一号航天飞船进入组合体的第24天，航天员所种的菜已经长得枝繁叶茂了。
 

天宫二号空间站 | 人工气候箱种植的生菜

今天我们就聊聊如何在月球上无土栽培种菜 

其实要说在外太空种菜，中国人确实不是最早的，早在1973年，美国宇航局的天空实验室计划（Skylab）研究了在太空环境中重力与光照对稻子的影响；


国际空间站 |  “漂浮”的植物样本
 
1979年，由捷克斯洛伐克、东德、法国、匈牙利、波兰、罗马尼亚和美国（这奇怪的组合）联合执行的Bion5号生物试验卫星任务，将野胡萝卜带入太空；1985年的Bion7号则携带了玉米；1997年，在俄罗斯的和平号空间站上，科学家们利用SVET植物生长系统成功地进行了从种子到种子植物的生长实验。
 

国际空间站 | 太空栽培大豆植株生长试验
 

在月球种菜为什么一定要用无土栽培技术呢？
 
据报道，通过对嫦娥五号从月球上挖回的2公斤土壤研究发现，月壤不能种菜。主要原因是与地球土壤富含微生物和有机养分不同，月壤不含任何有机养分，且非常干燥，所以无论种菜还是种土豆都不行。一时间，国民登月热情骤减，自发成立中华人民共和国月球农业农村部的计划也暂时搁浅。一把铁锹绿化整个月球怕是行不通了，在这种情况下无土栽培技术就显身手了。


国际空间站 | 迷你气候单元Veggie中生长的作物
 
 

在月球上种植蔬菜要解决的技术问题

水和肥料

由于月球的土壤不适合进行蔬菜种植，就必须寻找一种摆脱自然土壤的方式。无土栽培是指不用天然土壤而用基质或仅育苗时用基质，在定植以后用营养液进行灌溉的栽培方法。由于无土栽培可人工创造良好的根际环境以取代土壤环境，充分满足作物对矿质营养、水分、气体等环境条件的需要，所以在月球上种菜水肥供应的问题就基本解决了。
                                                                                                                 

    人工气候下的NFT无土栽培系统
 
光照
 
现阶段对于植物生长所需光照的研究已经基本清晰，正常来讲植物对太阳光的利用不是全波段，植物只利用蓝紫光和红橙光。其实就是光源的两端，中间的光基本不用。所以伴随着人工光的发展尤其高性能LED光源的问世，人造光比太阳光更容易提升植物对光源的利用能力。                                                                                                   


国际空间站的LED蔬菜生产系统
 
值得一提的是，月球的光照时间比地球久多了。
 
 


月球南北纬88度以上的照明示意图
红色为照明率为80%以上地区、绿色为70%至80%、浅蓝色为60%至70%，蓝色为无照明区。
 

2000天照明率统计。
下方标尺为0.01%至99%的照明率，0%显示为黑色。
 
气候问题
 
气候环境是影响蔬菜生产的重要环节，一般蔬菜生长的温度空间在15℃-30℃之间，而据科学观测月球的昼夜温差约在340度，因为白天，也就是被日光照射到的地方，温度约127℃；夜间，也就是日光没有照射或者背阴的地方，温度为-183℃。
所以寻找一个气候稳定的空间就显得十分重要，搭建人工气候室也就是所谓的植物工厂就可以很好的解决这个问题。
 
 
博主Ace Zhu通过建模分析月球表面温度变化
 
重力
 
我们生活在地球上，由于地面上的万物皆有质量，地球也是个有着庞大质量的星球，于是地球对所有的东西都有吸引力，这就是重力。吃的越多，就越重，这是大家都懂的道理，于是人人都羡慕那些吃不胖的人。
蒸腾作用及光合作用的强弱与温度、光照、相对温度以及空气流动的速度有关。由于在太空微重力环境下没有空气对流，叶片蒸腾发出的水汽会聚集在植物周围，甚至就吸附在叶片表面完全堵塞住所有的气孔，蒸腾作用无法进行下去，植株得不到营养，植物就会被自己“淹死”。而光合作用也一样，产生大量的氧气也会导致二氧化碳进不来。