未來宇航員有望依靠藻類提供氧氣和食物

科學(xué)家們正利用藻類和螺類，研究如何滿足執(zhí)行長期太空任務(wù)的宇航員所需氧氣和食物。

這項(xiàng)名叫“空間簡單封閉系統(tǒng)探索與研究”的實(shí)驗(yàn)由中科院水生所劉永定教授主持設(shè)計(jì)。兩種藻類和三只水泡螺被放在一個(gè)封閉的實(shí)驗(yàn)設(shè)施里，構(gòu)成一個(gè)簡單的生態(tài)系統(tǒng)。它們?cè)S著去年11月發(fā)射的“神舟八號(hào)”無人飛船，在太空中漫游了17天。科學(xué)家希望借此探索封閉系統(tǒng)長期穩(wěn)定運(yùn)行的規(guī)律，同時(shí)研究太空的微重力環(huán)境對(duì)藻類光合作用的影響，從而設(shè)計(jì)出高效的藻類反應(yīng)器，能在太空中為宇航員的長期生存提供氧氣和蛋白質(zhì)。

劉永定教授日前在接受《中國日?qǐng)?bào)》專訪時(shí)說，隨“神舟八號(hào)”返回的三只水泡螺中，有水泡螺存活了，這表明實(shí)驗(yàn)獲得了初步成功。

“通過生物方法為宇航員提供氧氣和食物是未來的趨勢，”他說。目前太空中宇航員呼吸的是靠物理化學(xué)方法產(chǎn)生的氧氣，吃的是儲(chǔ)存在飛行器上或者貨運(yùn)飛船運(yùn)輸?shù)氖称贰５侨绻祟愐剿骰鹦腔蚱渌乔颍w行幾個(gè)月甚至幾年的時(shí)間，必須通過生物技術(shù)提供氧氣和食物。

中國計(jì)劃到2020年左右建立自己的空間站，將部署宇航員在空間站長期駐留。未來探索火星和其他行星也是可能的。中科院水生所的科學(xué)家們已經(jīng)開發(fā)出一種藻類反應(yīng)器，利用1.5立方米的藻類可以產(chǎn)生供一個(gè)70公斤重的人在封閉空間內(nèi)生存一天的氧氣。但是在太空中，藻類的光合作用是否因微重力環(huán)境而發(fā)生變化依然是一個(gè)問題。“我們需要通過空間實(shí)驗(yàn)來發(fā)現(xiàn)太空微重力對(duì)藻類光合作用的影響，”劉永定說。

實(shí)驗(yàn)是在一個(gè)充滿培養(yǎng)基的不透明容器中進(jìn)行。這個(gè)容器分成兩部分，中間由一層特殊的薄膜分隔，但不影響氧氣和水在這兩部分間的相互滲透。容器的下半部分裝的是德國提供的裸藻，上半部分是水生所提供的小球藻和三只水泡螺。這三只水泡螺的重量一共不到0.1克，只有指甲蓋的1/3那么大。它們形成了一個(gè)簡單的生態(tài)系統(tǒng)。藻類是生產(chǎn)者，提供氧氣和食物(蛋白質(zhì))，水泡螺是消費(fèi)者，而水泡螺攜帶的微生物是分解者。

劉教授說，之所以選擇螺來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，是因?yàn)槁菽芨玫卦趷毫迎h(huán)境中生存，并只占用很小的空間。而他的研究小組選擇了水泡螺，是因?yàn)樗萋莞突睢?/p>

劉教授指出，實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵在于一開始放的藻類的數(shù)量以及每種生物搭配的量是否合適。實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，有螺存活，表明實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊呀?jīng)基本達(dá)到。

目前研究人員把實(shí)驗(yàn)設(shè)施中的藻類分為兩組進(jìn)行研究。研究小組成員王高鴻副研究員介紹說，一組藻類被用來觀察其發(fā)生光合作用的變化，另一組被用來做地面上的恢復(fù)培育，與第一組進(jìn)行比較。結(jié)合記錄藻類在太空中生長情況的芯片數(shù)據(jù)，研究人員有望在太空微重力對(duì)藻類光合作用的影響方面有進(jìn)一步的發(fā)現(xiàn)。

至于從太空中幸存下來的水泡螺，研究小組成員李小燕博士介紹說，這只水泡螺在出艙后就立即被固定液固定住了，這樣才能保證它在太空中的狀態(tài)不會(huì)受到地球環(huán)境的影響。專業(yè)實(shí)驗(yàn)人員將在今年6月左右完成對(duì)樣本的處理。研究人員將通過該樣本，觀察其器官組織、細(xì)胞微觀結(jié)構(gòu)等方面是否在太空中發(fā)生變化，這將有助于研究宇航員長期駐留太空可能產(chǎn)生的疾病。

（來源：中國日?qǐng)?bào)記者 忻鼎鼎 編輯：陳笛）