航天史上，哪些植物“上过天”？

人类航天活动中一直有植物作伴。

从1946年开始，航天飞行不断携带植物或种子上天，用于生物学研究。空间站诞生之后，在空间站培育植物生长、开花的实验，也已开展过多次。

而这回，我国在中秋之夜成功发射的“天宫二号”空间实验室，将开展十余项空间科学实（试）验，其中重要的一项就是高等植物培养实验，拟南芥和矮化处理后的水稻要跟着“天宫二号”上天去看看！

“天宫二号”这次的植物太空之旅，是我国首次为期6个月的植物“从种子到种子”全生命周期培养，科学家可以观察到不同植物的种子在太空中从萌发、生长、开花到结籽的全过程，从而更好地了解和掌握未来太空农业发展的可能。

说到拟南芥，又叫阿拉伯草，它可是老早就“上过天”的，被认为是最早由人类在零重力宇宙空间中培养后开花、结籽的植物。

事实上，在人类探索宇宙的征途中，不断上天的植物一直在宇宙荒漠中释放勃勃生机。

小时候看科幻小说和影视，有时会想，宇宙飞船是不是可以带着植物，来实现氧气和水的循环呢？

其实，也确实有一些小说和影视作品用到这种想法，比如电影《太阳浩劫》中，飞船内的植物园种植蔬菜水果为组员提供营养补给，同时也用于氧气检测和供给。

不过，在真正的航天活动中，由于航天飞行的载重一分重量一分金，加之植物生长所必须的水也是紧俏资源。而飞行中化学燃料燃烧需要的氧是自带的燃料中的一部分，从这九牛中出一毛的氧气给航天员，可比带植物上天供氧更为经济划算并且便捷。

对于航天器，我们把航天飞机、宇宙飞船和宇宙空间站分开来看：航天飞机执行任务的时间短，因此携带低温液氧来提供航天员呼吸需要的氧气和发电机的燃料（加上低温液氢）；宇宙飞船和航天飞机相同，虽然也带有超过需要量很多的液氧储备，但也必须在储备用完之前返回地面；宇宙空间站由于停留时间较长，制氧方式有所不同，它可以用太阳能发电装置所发的电来电解储存的水，把多余氢气排放到太空中，并将所得的氧气供空间站中的航天员呼吸。

尽管如此，宇宙空间站的储水也不是无限的，不仅需要循环使用（甚至过滤乘员的尿液），还需要由航天飞机或宇宙飞船定期补充。（题外：航天器中空气的二氧化碳浓度需要控制，多采取用过氧化钠的药板吸收二氧化碳并放出氧气的方法，并且需要采取通风措施以及过滤空气中的杂质。）

宇宙飞船和空间站确实携带甚至种植了一些植物，但基本不是为了改善空气。

这些实验主要是从事科学研究，观察太空微重力、充满太阳射线和宇宙射线的宇宙环境对细胞和植物生长的影响，观察不同光周期植物的生长发育和代谢活动，认识重力和光周期在高等植物开花调控中的作用机制等等。

植物往往被放置在这样的培养装置（包含离心机等）中，观察它们的生长。

另一方面，还有一些植物种子被带上天，希望利用太空这种各种复杂的环境，提高植物基因变异的可能性，随后再从中培育出新的植物品种。

那么，人类什么时候开始把植物、或者还未长成植物的种子，作为宇宙飞行的同伴，带到广阔无垠的太空中的呢？

1946年7月9日，美国发射的V-2火箭（对，大名鼎鼎的V-2），把“特别开发的种子菌株”带到了距地面134千米的高空（高度属于近地空间高层大气），这也是最早前往宇宙空间的生物，不过这些样本并没有回收。

1946年7月30日，玉米种子也上了天，而且成功回收，接着是黑麦和棉花的种子。

1957年，苏联的SPUTNIK系列卫星开始进行卫星上的生物实验，小球藻和各种种子开始搭乘卫星遨游太空。

1961年发射的世界上第一艘载人飞船东方一号（VOSTOK）就带上了小球藻与伟大的航天员加加林作伴（后来我们的神舟二号也带了，而神舟一号则带的是生物活性菌株和一些种子）。

各种航天器都或多或少涉足一些植物，有很多航天器携带活的植物上天，不过植物通常都死掉了。

1971年，阿波罗14号宇宙飞船（Apollo 14）甚至带着500粒树的种子，绕着月球飞了24圈，又把它们带回来种在了地球上，不过这些长大的树并没有发现有什么不同。

除了简单“带上天”的植物及其种子，很快科学家开始尝试在宇宙中培育植物生长。

1977年，前苏联发射的“礼炮6号”（Salyut 6）宇宙空间站上就已经搭载了植物栽培试验装置，建立小小的“太空温室”。宇航员们把郁金香球茎种植在一种能产生人造重力的小离心机里，报告说植物活了下来，并且生长情况良好。

1978年，洋葱也长得不错。

1980年，“联盟 37号”飞船的宇航员来到该太空站工作时，还试着在“太空温室”里培植兰花。然而，然而，然而（说三遍）！从实验报告来看，尽管宇航员们带到“礼炮6号”的郁金香已经是含苞待放——他们确实希望这些花能开放在宇宙中——但这些花并没有绽开，仅仅是植株在生长。

至于刚刚提到的兰花栽培，这次，带来的一些兰花已经是开放的了，但几乎立刻是“无可奈何花落去”，不过植物自己却长得健健康康，不仅长着叶子，还有气生根（气生根：植物茎上发生的，生长在地面以上的、暴露在空气中的不定根，能起到吸收气体或支撑植物体向上生长的作用，还能保持水分） 。

这些所谓的“兰花”在“礼炮6号”上生长了6个月，却没有开花，这实在让人大跌眼镜。不过，科学家们并没有气馁，而是继续捣鼓离心机。

1982年，在“礼炮7号”上的“太空温室”中，兰花在人造土壤中长势良好，并最终开了花，实现了种子到种子的过程，实验员认为开花与否应该还是重力的问题。

据说，在世界上第一位实现太空行走的前苏联女航天员萨维茨卡娅抵达“礼炮7号”宇宙空间站时，在站上工作的两位宇航员向她献上了拟南芥的花。

斯康星大学拍摄于2001年的、据说是经历了完整种子到种子的生长实验的拟南芥

后来，宇航员们种植了各种植物，纷纷“拍照留念”。而说到花呢……这就不得不说到2016年年初，国际空间站的宇航员Scott Kelly难掩兴奋之情，在推特上传的开花的百日草（zinnias）的照片：

“宇宙中首次亮相的花！在太空中存在了其他生命！”他写道。

国内外也有一些记者就此报道，或纷纷转载，称百日草是首个在宇宙中开花的植物。

然而NASA Watch的编辑、前美国航空航天局（NASA）的学者Keith Cowing干脆的写道：“你只需要问问谷歌（就知道这是错的） ”。

科学家Mika McKinnon甚至揶揄道：“我们学到了三件事：一，不要相信一个宇航员；二，每个人都喜欢花；三，我们已经在太空中种植过很多植物了！”

撇开宇航员Scott Kelly和他的百日草不说，让我们来认识一些生长在宇宙荒漠中的植物的照片（只是众多例子中的一部分，均为由NASA公开的照片） ：

1997年，哥伦比亚号航天飞机上，载荷专家Kadenyuk在处理芜菁

2003年，国际空间站的豌豆开的花

2007年，国际空间站的宇航员手拿生长的大蒜

2012年，国际空间站自由漂浮的西葫芦

2012年，国际空间站开花的西葫芦

2012年，国际空间站开放的向日葵

2013年，国际空间站向日葵的新芽

除了以上这些，历史上，有许许多多植物在人类航天器中成长。是的，太空中确实存在人类以外的生命，而且随着我们人类航天活动的进行，会有更多更多的植物“上天”。

在特殊的空间环境下，种子变异的几率较大，我们现在的航天飞行，常有种子被带上旅途，沐浴一下宇宙的失重、真空、磁场、各种射线等，希望实现植物的变异。

回到地球后，进行的地面培育、筛选和验证，至少要经过三、四代的筛选，然后到多个省份的试验点去试种；试种成功后，再拿到品种审定委员会去审定。

这样筛选的品种，在某些方面比地面原先的品种更加出色，就像图中结出的累累硕果，也被称为“太空种子”。

这一过程往往要经过4-6年的周期。

我国西安航天基地航天育种科技产业示范园已有神舟七号、八号、九号、十号飞船搭载的小麦、荞麦、扁豆、辣椒、番茄等19类作物40多个品系进行选育，并进行推广种植。

同时，示范园还引种了太空南瓜、太空五彩椒等80余种蔬菜、花卉的太空品种，进行繁育、推广种植。

示范园中种植的、神舟十号搭载的虞美人种子种植开的花，相比正常的花有的更大有的更小

太空育种是为了在地面收获更加优秀的植物品种。

宇航员们曾经在宇宙中种了各式各样的植物，现在，在宇宙飞行中“种菜吃菜”也不是新鲜事儿了。

2015年，国际空间站（ISS）的宇航员吃上了自己种的蔬菜，还发了一段小视频。

https://v.qq.com/txp/iframe/player.html?vid=y0017um20c2&width=500&height=375&auto=0

宇航员用橄榄油和醋调制了自家种的生菜，并表示“味道好极啦”。

这意味着以后长时间的宇宙飞行中，可以种植一些蔬菜补充新鲜食物。

不止是空间站，还有其他星球的探索中，如果有了足够的水，种植一下农作物也是蛮好的，比如NASA计划在火星放上这样的蔬菜箱，是不是有《火星救援》的感觉？

NASA计划在火星放上这样的蔬菜箱

建设太空农场对宇宙基地的计划影响深远，我国对其技术的发展当然也在紧锣密鼓的进行。

2014年，试验舱“月宫一号”进行了了105天的月球基地生命保障系统的模拟，在地面上模拟了月球基地的运转。

“月宫一号”由1个综合舱和两个植物舱组成，氧气和水都循环再生。实验员在“月宫一号”里种植了生菜、油麦菜、紫背天葵和苦菊4种蔬菜，午餐时可以吃到自己种的新鲜蔬菜。

（感谢“礼炮7号”宇宙空间站的实验报告《Plant growth, development and embryogenesis during Salyut-7 flight》，感谢P. Eckart的书籍《Spaceflight Life Support and Biospherics》作为参考，感谢美国宇航局NASA的教育版块内容）

国家空间科学中心

ID：nssc1958