真技术活！在没有空气和水的太空如何种粮种草！
如果未来我们能去太空旅行，首先遇到的就是食物问题。植物生长需要阳光、空气和水，太空中没有空气，也没有水，那么应该怎么种植呢？科学家们已经在“天宫二号”上种植了水稻…太空上的大米，好吃吗？出品："SELF格致论道讲坛"公众号（ID：SELFtalks）以下内容为中国科学院上海技术物理研究所郑伟波演讲实录：各位朋友，大家好！我是来自中科院上海技物所的郑伟波，非常高兴今天有机会跟大家分享关于去太空寻找生命秘密的故事。不知大家有没有想过，我们未来有一天去太空旅行，或者太空移民的时候会遇到什么问题？首先遇到的可能是食物的问题，还有健康的问题。如果是短期太空旅行的话，食物可以由地面运上去，长期的太空旅行就要考虑在太空种植各种植物，培养各种动物，满足人对食物的需求。太空指地球大气层以外的宇宙空间。太空是真空环境，没有空气，宇宙辐射也很强，同时还处于失重状态，和地球有很多不同。如何在太空培养动植物呢？我们有机会在“天宫二号”、“实践十号”和“天舟一号”上开展了一些生命实验。
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太空培养的植物我先介绍一下在太空中种植植物。植物生长需要阳光、空气和水。太空中没有空气，也没有水，需要从地面运上去，而且运上去的资源也非常有限，怎么种植呢？我们在“天宫二号”上种植了拟南芥和水稻，目的是研究微重力环境对植物生命节律的影响。
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实验具体流程为：火箭发射前，我们把生物样品，拟南芥和水稻的种子放到一个装置里，再放到“天宫二号”上，随“天宫二号”发射入轨。在轨时，我们通过地面遥控启动实验，并让实验按照我们的要求开展。返回前要把整个实验“冻结”起来，避免地面环境影响实验结果。这就是太空生命科学实验的流程。
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在“天宫二号”上，水稻和拟南芥被放在高等植物培养箱中，体积只有300mm×300mm×400mm大小。此外，水稻和拟南芥要培养一年，而从地面带上去的水，每一个培养单元只有半瓶矿泉水的量，300毫升左右，远远不够。我们想到模仿地球大气圈的水循环：地表水蒸腾，升入空中遇冷形成雨水，再落回地面。但是，在太空中构建水循环缺少一个环节，因为太空中是失重环境，水形成后无法落回土壤。于是我们利用毛细现象，把搜集到的水通过毛细管再送回土壤。这样的水循环过程可以满足植物一年的全生命周期的培养需求。我们送上太空的是植物种子。在地面，种子埋在土壤里，为它浇水，有合适的温度和阳光，它就能萌发。但在太空中操作就非常复杂了，因为太空中水和空气很难分离，水难以落进土壤，土壤里的空气也出不来，加多少水更不好控制。种子萌发的条件：一是能够被水浸润，能够吸胀；二是能呼吸，种子全部浸没在水中会被淹死。天地之间的差别一直困扰着我们。后来我们想了一个办法，把水注入土壤后，通过毛细现象把水引走，让种子露出来呼吸，通过这种方式让种子萌发。
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因为地面存在重力，这种方法很难在地面验证。但我们通过摸索，并请力学所的专家进行计算，有了一定把握，可以去太空试一下。2016年9月15日，拟南芥和水稻种子随“天宫二号”发射入轨，8天之后太空实验启动。说实话，我们那时心里还是有点忐忑不安的，种子究竟能不能萌发，心里还没底。
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实验启动5天后，拟南芥种子冒出一个小芽。20天后，水稻的小芽也顶着一颗硕大的水珠冒了出来。那时我们真的非常开心，一颗悬着的心终于放了下来。太空环境对植物有很多影响。如下图所示，中间植物是从太空带回来的，两边是地面的。从表观上看，太空植物的花骨朵像满天星一样，比地面植物多很多。
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另外，拟南芥在地面一般只有四五十天的寿命，而“天宫二号”上的拟南芥在太空中生长了400多天，寿命长得多。科学家正在对这些现象的具体原因做进一步的分析。在太空培养胚胎除了植物栽培，我们还在太空进行了细胞、胚胎的培养。胚胎由受精卵多次分裂而成，是生命的起点。胚胎的体外培养比细胞培养复杂，因为它更敏感，对环境的要求更高。在地面，胚胎可以完成从分裂到着床、长出后代的过程，但没有人知道太空中哺乳动物的早期发育过程能否完成。科学家想知道答案，因为今后无论是人类还是其他动物，胚胎发育是进行长期太空旅游必然要经历的过程。实验是怎么做的呢？首先要构建一个适合胚胎发育的、类似于小鼠母体子宫的环境。这个环境非常苛刻，一开始我们一直培养不好。想了很多办法，比如用超声洗、冲洗，还有各种浸泡方式，尽量把环境中的杂质清除掉，但一开始都不行。
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