加在北极建模拟温室为太空种菜积累经验

2010-9-02 15:01 来源: 中国科学院
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  在火星、月球上建立科学研究基地,是人类长期以来的梦想。这既需要投入大量的资金,也需要各种技术的突破。宇航员在其他星球上要长期生活,吃上可口的饭菜可能是第一需要。加拿大科学家正在为此做着不懈的努力。  

  2002年,加拿大宇航局研究人员就开始在位于北极极地的加拿大迪温岛上建立实验温室,模拟火星的气候和地理状况,种植蔬菜,为的是将来宇航员长期停留在火星时,有新鲜蔬菜可以享用。负责该研究项目的加拿大宇航局科学和学术发展部主任、科学家阿莱恩·伯恩斯坦表示,人类如果希望在火星和月球等星球上长期生活,就需要种植温室植物,一是为了自己的食物供应;二是为了净化空气和水。他表示,无论今后我们要在任何星球上建设温室,都将面临极端的气候条件和地理条件,而在极地建立温室正是要为此积累经验。

  模拟温室自主独立运行

  极地温室建在火星研究所所属的豪顿火星项目研究站,该站只是每年夏天有一两个星期有科学家在站上工作。所建温室处于北极极地,气候异常寒冷,就是每年的7月,气温也在零摄氏度以下,年降水量几乎为零。当地几乎没有植被,地表层被岩石和碎石覆盖,非常荒凉。这种极端的气候环境以及岩石地表,与火星环境非常相似,因此常常被用于试验将来在火星和其他星球上使用的机器人、太空服等技术。  

  在模拟温室中,研究人员种植了生菜、萝卜、甜菜等蔬菜品种,为在无人环境下种植农作物积累经验。伯恩斯坦表示,模拟火星温室可以自主独立运行,无需人的干预,这在世界上还属首家。一般的温室不同程度上都需要电力、热量以及人力。而在模拟火星温室,人力是通过遥控联系实现的。  

  研究人员每年夏天到温室中种下一种春季植物和一种秋季作物。同时,科学家还对计算机系统进行更新,以便随时对作物的生长进行监控,并可以保证作物在生长季节获得足够的水分和适当的温度环境。  

  在夏季,温室采用丙烷加热,计算机靠太阳能提供电力。水来自于附近的小溪,部分水是冬季积存下来的。研究人员通过网络摄像机和传感器对作物生长情况实施监测,传感器可以探测营养液的酸度以及环境温度和水量多少的信息。  

  由于所使用的电子元器件难以承受极地冬季极端寒冷的气温,加拿大科学家花了将近6年时间,终于建立了一套在春季可以正常运行的系统,能够在春季发送指令并收集数据。这套系统对该项研究工作可谓是一个重要里程碑。

  通过“活传感器”与植物交流

  加研究人员还与美国科学家一道,联合开发出了一种新型的“活传感器”,该传感器可以探测温室内的各项植物生长条件。这种“活传感器”其实是一种芥菜类植物,科学家通过基因工程技术,赋予了该植物在“感觉不舒服时”在黑暗中发光的能力。温度偏高和温度偏低,缺水以及缺少营养剂等都会导致这种植物“感觉不舒服”而发光。

  科学家依靠这种植物传感器,可以直接与植物进行“交流”,获知植物是否“饿”了、“渴”了、“热”了或是“冷”了,而再不需要通过其他类型传感器提供的数据来猜测植物的“感受”。伯恩斯坦认为,这种传感器既可以用于太空温室,也将在地球上有着广泛的用武之地。