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对话郭金虎:月壤能不能种菜?空间站里生物钟怎么变?聊聊空间环境里的生命故事
最后更新: 2024-06-04 15:15:05观察者网:在十几天的“奔月”或几个月的“奔火”过程中,生物钟又会怎么变化?
郭金虎:月亮很容易让人失眠,比如让一千年前的苏轼失眠,大半夜去承天寺找张怀民一起夜游。不仅古人想去月球,现代人也很渴望,这一点甚至在音乐上也有体现,张雨生有首歌就叫《带我去月球》,国外有首好听的爵士乐叫Fly me to the moon。
在地球上,一些神秘主义者认为月球会影响人的很多生理活动,包括生物钟和睡眠,但这方面的证据并不充分。比较可信的是,月球以及月球引起的潮汐对海洋鱼类的生殖行为影响非常明显。
当我们离开大地飞向月球,所面临的环境和地面上差异非常大。站在荒芜的月球上,地球仿佛成了蓝色的月球,浮在空中。月球上除了南北极外,其他地方要28天才完成黑夜、白天的轮转,这和地面的24小时周期很不一样。月球表面的辐射很强,重力只有地球表面的1/6,这些因素对人的节律具有怎样的影响还缺乏系统性的研究。
但是,我们不妨来看看参加阿波罗计划的美国航天员的说法。阿波罗7号和8号任务的航天员节律紊乱比较明显,阿波罗9号和10号任务对航天员作息进行了调整,睡眠有所改善。阿波罗11号任务里,航天员完成了登月,在月球上停留了21.6小时,在月球上行走的阿姆斯特朗和奥尔德林的睡眠都不好,原因包括持续的强烈阳光照射、航天服带来的不适,以及来自地面指挥部的密集指令等。
此外,人类首次登月给他们带来的荣誉感和兴奋感等心理因素,可能也是干扰他们睡眠的原因。
迄今为止,人类还没有踏上前往火星的征程,所以节律在火星上如何变化还不清楚。但是,也有人做了一些模拟火星环境的实验,例如在凤凰号火星车任务期间,地面操控人员每天并不是按照地球自转的24小时周期作息的,而是按照火星的昼夜周期——火星一昼夜为24小时39分钟。这项研究的结果发现,即使只相差约四十分钟,工作人员的节律和睡眠也难以适应。
我们曾经对一名在模拟火星周期下生活了一个月的志愿者进行研究,发现火星周期可能会影响人的节律和情绪,不过由于这次研究只有一名志愿者,所以还需要后续更多实验的验证。
观察者网:那与人类相比,其他生物在失重环境中会不会表现得更加“强悍”?中国空间站进行了哪些有趣的生命科学实验?
郭金虎:跟人类相比,微生物总体而言更“强悍”,生存能力更强。但在真空环境里,它们也难以生存。现在所知能在真空环境里存活的少数生物中,有一种叫水熊虫。欧洲空间局曾开展过一项研究,在258—281千米高的低轨道空间的10天时间里,把脱水的成年水熊虫暴露在空间的真空环境下,结果水熊虫仍然能够存活,并且返回地面后存活率也没有明显降低。
另外还有耐辐射奇球菌,它可以抵御极度的脱水、寒冷、真空、强酸、营养缺乏等严苛环境,对辐射也有超强耐受力,它是目前已知抵御极端环境的能力最强的,被“吉尼斯世界纪录”收录,还被誉为“世界上最顽强的细菌”。
在空间站里,环境没这么极端,微生物和人类生活在一起。但微生物在太空中的生存状况是很难预测的,可能会具备更强的生存能力,也可能弱化,并不是所有生物都能够慢慢适应太空的生存环境。当然,为了保证航天员的健康,对微生物的处理肯定是要慎重的。特别是航天员在轨时间长了,会出现免疫力下降,这时候就容易“小病变大病”(“阿波罗7号”的几位航天员就曾经被疾病折磨得疲惫不堪,这种疾病在地球上只能算是小毛病的感冒)。
去年,神州十六号航天员乘组在中国空间站进行科学实验(中国载人航天工程办公室)
在其他方面,中国空间站也进行了不少生命科学实验,比如植物种子的太空栽培、对干细胞在太空生长的研究,还有包括失重环境对肌肉和骨骼影响的研究。说点有趣的,也是我在书中写到的,比如航天员景海鹏曾展示过在空间站里养蚕,这是香港中学生提出的一个研究项目,目的是探究蚕在空间环境下生长、发育的变化。景海鹏发现,与在地面时的情况相比,这些生长在太空里的蚕宝宝长得不是很健壮,也不太爱活动。
“天宫二号”中尝试了种菜,不过是实验性质的,没有吃。在神舟十四号任务中,航天员也在空间站种植拟南芥、水稻和生菜等植物,还品尝了他们自己种植的生菜。种植生菜用的基质不是土壤,而是蛭石。我们在家里养花也经常会用到蛭石,它具有自重轻、透气和保水等特点,可以增加土壤蓬松度,而且具有调节土壤酸碱平衡的功效,常与泥炭、珍珠岩等进行搭配使用。
培养生菜的培养箱并不是从地面带上去的,而是在天上采用3D打印技术打印出来的。尽管没有了重力,生菜仍然保持着向光生长的特性,并且生长得似乎比在地面上要高一些。由于没有重力,所以不能像在地面上那样浇水,而是将水注入生菜根部的蛭石里。
观察者网:随着载人航天技术的进步,商业太空飞行的话题愈发火热,海外一些公司正积极推进将游客送入亚轨道的商业飞行任务。在您看来,未来的商业航天飞行具有怎样的发展前景?没有接受过训练的普通人可以畅游太空吗?
郭金虎:现在航天已经逐渐成为大家习以为常的话题了,技术越来越成熟,风险也不断地降低,将来肯定会有更成熟的商业航天飞行。太空旅行对身体素质当然是有一定要求的,但不需要像航天员那样强的身体素质。就像长途客车的司机与乘客,一般人没办法驾驶客车爬山路,但乘客不需要考虑开车的问题。
游客在太空停留的时间一般不会很长,游客只要能够承受住火箭发射时的加速度,在出发之前接受适应失重环境的训练,回到地面之后进行一些康复训练就可以了。
标签 中国航天- 责任编辑: 陈思佳 
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