自从在太空站种出生菜后，科学家们这次要挑战种植辣椒与番茄，不过从品种的选定、作物所需的灯光、灌溉设施都各有难题，需要一一克服……

地球卫星轨道上的太空站，是太空人停留与工作的场所，有些人甚至需要待超过一年。除了冷冻干燥的罐头食品，这些太空人当然也渴望吃到新鲜的蔬果。更遑论如果人类想重访月球，甚至前往更遥远的火星，包装食品完全不足以支撑太空人足够的营养，如何在太空上种植蔬果变得至关重要。

在美国“肯尼地航天中心”（Kennedy Space Center）的“太空作物生产实验室”中，包括雅各布托雷斯（Jacob Torres）在内的科学家，正进行在太空种植辣椒的实验；今年最近的一场网络研讨会上，他分享了实验的进度与结果，让我们得以窥见：在太空种菜到底有多难？

2014年至2016年间，太空人已经成功在国际太空站（ISS）中种植出生菜，而现在他们将希望转移到辣椒与番茄上。比起生菜莴苣，辣椒与番茄的难度更高，因为它们生长周期更长；莴苣成熟只需要28天，但番茄第一次结果需要80天，不过，这仍然值得科学家投入研究。

雅各布托雷斯指出，辣椒特别适合作为太空农作物，因为太空中并没有蜜蜂等传粉媒介，因此能自花授粉的辣椒，的确比起需要异花授粉的黄瓜等更加适合。

辣椒的另一个优势，在于能在极端的环境下成长，且含有丰富的营养成分。此外，对于处在太空中因“体液转移”现象而失去敏锐味蕾的太空人而言，辛辣的辣椒能为太空食物增添额外风味。

先进植物培养系统
创建农作物所需条件

然而，要在太空种辣椒并不容易，从品种的选定、作物所需的灯光、灌溉设施都有难题要解决！

为了找到最适合的辣椒品种，科学家们翻阅了非常多文献。雅各布托雷斯透露，他们收集了世界各地的辣椒种子后，发现新墨西哥州的“埃斯帕诺拉辣椒”（Espanola chile pepper）相当适合，因为它原本就可以适应高海拔的成长环境，且成长时间相对较短。

选定品种后，他们运用美国国家航空暨太空总署（NASA）开发、先前曾运用在太空莴苣种植的“先进植物培养系统”（Advanced Plant Habitat，APH），打造辣椒的生长环境。

这套系统包括可支援各种频率的LED灯库，可以调整各种功率，甚至是紫外线（UV）的颜色，以创建各种农作物所需的照射光源。

此外，雅各布托雷斯指出“种植农作物不是太空人需要花时间的首要任务”，因此必须设有“高光谱成像仪”负责监视农作物的健康状况，仔细监测空气、土壤、温度等重要参数。

另一个需要解决的难题，是该如何灌溉农作物。雅各布托雷斯解释，“现有的水耕系统在微重力作用下，基本上无法操作。”

为此，科学家打造了“被动多孔管养分输送系统”（The Passive Porous Tube Nutrient Delivery System，PPTNDS）作为解决方案，利用水的毛细现象让农作物能得到充分灌溉。雅各布托雷斯也透露，这套系统同样适用于地球上的垂直农场，可以将水送到最上层。

即使疏于照顾
辣椒还是能结果

根据目前的研究结果，雅各布托雷斯指出包括番茄、辣椒在内的农作物真的都在成长中，这令团队感到兴奋。尤其是辣椒，即使被忽略了数周甚至数月的时间，仍然能结出果实。

另一位负责辣椒项目的科学家马特罗曼（Matt Romeyn）则指出，“辣椒之所以会辣，通常是受外部刺激而产生的防御机制，但是目前尚不了解微重力是否会对‘辣椒素’造成影响。”

同时在实验室中种植出的辣椒，果实较平淡无味，因此他认为，太空人第一次吃从太空生长而出的辣椒，会是相当有趣的体验。另外辣椒的基因也很复杂，可能会因为太空辐射产生有趣的变化。

2019年7月，雅各布托雷斯曾对外披露，NASA正准备在2019年11月至2020年1月期间，将辣椒送上国际太空站种植。

但是处于未知因素，目前研究仍停留在地球。不过，2020年5月时，雅各布托雷斯再度指出预计会在9月将辣椒投入太空，这趟太空之旅是否真能顺利成行？相信只是时间的问题而已。

太空种菜考功夫有难度

“种菜”或许不难，我们平时在住家后院或是阳台，轻松就能够享受到“开心农场”的乐趣，不过若是移到外太空呢？

一般来说，太空人要能够吃到生鲜蔬果是一件很困难的事，大多的太空食物都是经过冷冻干燥或罐装的食物。

但是，早在2014年，NASA就已经展开了在国际太空站种植生菜的计划，让原本充满冷冰冰机器的太空站，多了一点绿意点缀，目的是为了帮助美国太空总署研究植物在微重力环境下的生长情况，同时为太空人提供新鲜食物。

按照常理来看，在太空中种植蔬菜理当有问题，没有阳光、又缺乏重力，要怎么种菜？

为了克服难题，美国太空总署在太空站上打造了一个蔬菜生产系统（Vegetable Production System），可以说是太空中的小菜园，系统会模拟地球种植环境的温湿度、二氧化碳浓度，利用LED产生低能耗的红、蓝、绿色灯光，并使用被动供水方式提供植物生长所需的光能与水。

红与蓝波长的光是植物正常生长最低限度的需求，而绿光则增强人类的视觉感知，使这些蔬菜看起来更可口。

蔬菜生产系统内有个称为“植物枕”的设计，内部含有适当的生长介质以控制水分、通气性与肥分，植物种子能在植物枕上发芽，并借由根垫帮助后续生长，经过约33至56天即可收成。

自2014年起，这套模组化生长系统已成功用于国际太空站，培养出红莴苣、番茄这类含高抗氧化剂的蔬菜，有助于太空人抵御宇宙射线对身体造成的危害。

太空种植 营养与地球相同

把生产安全、新鲜的食物提给太空人，一直是美国太空总署的重要目标，而在太空中生产的粮食，因为无法与地球上生长的植物具有一样的环境条件，例如重力低、太空辐射高。

因此，为了确保太空中种植出来的蔬菜具备相同的营养，美国太空总署科学家分析了2014至2016年在太空站上种植的三批“红叶莴苣”，将它们与地球上种植的来做比较，实验结果于2019年3月公布。

研究人员发现，太空种植的生菜在元素组成变化（钙、铁、钾、锰等）以及抗氧化能力的分析上，和地球种植的样品其实没有显著差异。

另外，虽然太空站上的生菜所测得的微生物数量较高，但没有发现潜在的人类病原菌。

综合以上结果显示，在太空站种植的生菜可以为太空人的饮食提供安全的补充。

在太空站上种植蔬菜，对于长时间局限在狭小空间的太空人来说，新鲜的蔬菜能够补充额外的维他命以及营养素，除了增加饮食的多样性，也能够增加心理健康、缓解对于一般太空食物的厌倦感。

随著美国太空总署持续向更长远的太空任务迈进，在可持续的系统中生产安全粮食的能力将变得至关重要！

◆文图整理：李毓康