航天员的永乐园

俄罗斯航天专家把在火星飞船上建立的人工“生物圈”称作“人工闭合式生态系统，它不仅能长年累月地向航天员提供丰富的食品，而且还能供水供氧。

图187：火星载人飞船上的人工闭合式生态系统示意图。

在该系统中，水泵（1）把来自蓄水器（2）中的水同航天员日常活动产生的排泄物（3）混合在一起。这些混合物再由粉碎机（4）粉碎，然后向混合物中注氧（5），当混合物经过用桃树皮纤维制成的过滤器（6）时，混合物中的部分营养将被细菌和最简单的微生物吸收掉。这时，混合物的温度可由热交换器（7）来调节。其后，混合物进入鱼缸（8），在这一闭合式生态系统中，混合物中的有害微生物将被鱼吃掉。当剩余的混合物再经过振动膜萃取器（9）时将得到净化，从而消除其中的有毒混合物和二氧化碳，同时分离出水蒸汽。这时，大部分水以蒸汽形式还原回流到该系统的水泵中，只有少部分无机营养物含量很高的水周而复始地进入温室（10）中。经由振动膜萃取器消除细菌和病毒后被净化的水蒸汽，经冷凝器冷却后变成可供饮用的水。温室中的植物又可以吸掉二氧化碳并放出氧气，氧气可供飞船上的航天员使用。

因此，航天业的迅速发展迫切要求航天植物栽培学具有如下一系列特点：由于飞船和空间温室的面积有限，因此空间温室里的植物必须是需求极小，生长速度快，繁殖能力强，营养价值高，而且具有能释放充足氧气且占地面积小等优点。

长期以来，俄罗斯航天员在轨道站上的大量实验表明，在不受大气层和云层限制的阳光充足的宇宙空间，一平方米面积的空间温室足能养活一个人。如果有3.5平方米面积的南瓜叶子，就完全可以满足一个人的氧气需求。

图188：如果有3.5平方米面积的南瓜叶子，就完全可以满足一名航天员的氧气需求。

此外，科学家们发现，小球藻是一个最理想的制氧“工厂”，其放氧量高达自身体积的200倍。通过空间生物学实验证明，如果在飞船的空间温室中能给小球藻创造适宜的生长条件，它的生长速度还会明显加快，其重量一昼夜可增加4.7倍—9倍。一个容积为65升盛有水和小球藻的小鱼缸，完全能满足一个人在数日里的氧气和食品需求。可见，小球藻必将成为宇宙飞船“生物圈”——“人工闭合式生态系统”中最理想的植物。

美国“约翰逊”航天中心研制一套生命保障再生系统，它能把飞船上产生的日常废弃物加工成航天员所需的食品和氧。在该系统的生物反应器中，微生物在废液进入过滤系统之前能将其净化。2004年12月，这套生命保障再生系统已顺利通过实验——4名航天员在火星飞船模拟密封舱里呆了91天，该系统借助循环再生法提供了99％的饮用水。在这些实验过程中，工程师们首次使用了垃圾焚化器，这种装置能把固体粪便经加工处理后变成二氧化碳和水蒸汽——它们可用做飞船温室中的太空植物小麦和生菜的附加养料。

小麦也能满足航天员对氧气需求的25％。该系统非常可靠，准备在国际空间站上使用。该空间站既能成为生命保障再生系统的实验平台，同时又减少了从地球向空间站运送的给养量。这套生命保障再生系统对火星之旅是必不可少的，因为在火星载人考察的整个期间随飞船携带补给品造价高得惊人而且不现实。

飞船上的植物就是天然的生物“工厂”，由于这些生物“工厂”靠取之不尽，用之不竭的太阳辐射能工作，因而能使飞船上的人工“生物圈”不断发生光合作用并进行物质循环，以满足飞船上的航天员的生活需求。这种人工闭合式生态系统的建立，不仅为人实现遥远的星际旅行铺平道路，而且使地球人类加快了进入太空移民时代。