蓝色起源公司的新谢泼德火箭系统将于2019年1月从该公司位于德克萨斯州西部的发射台发射升空。
来源:蓝色起源

对我们多数人来说,经常食用新鲜农产品是维持健康饮食的好方法,这并不奇怪。新鲜的果和蔬菜也使国际空间站上的宇航员受益,而且很快就会对月球和其他地方的宇航员受益。科学家们正在研究在微重力环境下种植高营养食物的可持续方法,为太空探险者提供随时可得的日常绿色食物。

在由美国国家航空航天局(NASA太空技术任务局的一部分,飞行机会计划推动的即将进行的飞行中,太空实验室技术公司将测试其微重力百合池(LilyPond),这是一种用于在太空中种植食用水生植物的水培箱。百合池将与其他几种经过测试的技术一起,在蓝色起源的下一个新谢泼德任务中启动。这些有效载荷将飞向太空并经历数分钟的微重力作用,然后返回地球,为研究人员提供有关其技术表现的宝贵数据。

微重力的百合池生长室利用毛细管作用提供一个稳定的水面,让浮萍(可能还有其他蔬菜,比如微菜苗)可以生长。LED面板提供了一个有效的光源,一个类似沙拉旋转筛的筛子帮助在准备收割时将水从植物中分离出来。
来源:Space Lab Technologies

蓝色起源计划在美国东部时间9月24日星期四上午11点发射新谢泼德。NASA电视台和该机构的网站将播放该公司的网络直播,预计上午10:30开始。

“在太空中,我们需要能够以最少的资源和最小的体积生产出大量营养物质的农作物,而且能够快速生长,耐受极端环境,当然味道好那就更好了,”空间实验室的副主席和微重力百合池的首席研究员克里斯汀·埃斯科巴(Christine Escobar)说。

考虑到这些参数,空间实验室将重点放在了浮萍(也被称为水扁豆)上——作为他们的测试作物。这种松脆的蔬菜蛋白质含量高(高达45%),富含抗氧化剂、氨基酸和omega-3,这种松脆的蔬菜有时被称为超级食品。埃斯科巴说,这些快速生长的植物是太空的理想选择,因为它们不需要土壤或其他生长介质,这意味着对于资源密集型的太空任务来说,材料更少,质量更少,浪费更少。但是,要实现此类工厂的承诺,就需要正确的技术。

浮萍(也被称为水小扁豆)在小体积内产生大量的营养物质——它们生长的水可以回收用于下一季作物。
来源:Space Lab Technologies

埃斯科巴解释说:“在太空中种植漂浮水生植物最大的两个问题是提供稳定的开放的水面和收获植物。”

如果没有重力,让水停留在你放置的地方可能是一个挑战。为了解决这个问题,太空实验室在2017年开始与科罗拉多大学博尔德分校合作开发微重力百合池,资金来自美国宇航局的小企业创新研究/小企业技术转移(SBIR/STTR)项目。紧密堆叠的浅生长托盘为植物生长提供了稳定的水面,水通过开放的毛细管通道输送,LED面板提供了有效的光源。当植物准备好收获的时候,旋转筛将它们与水分离,这些水可以被循环用于下一季作物。

这些照片显示了浮萍在地面实验室里四天的生长过程。平均每1.2天,浮萍的生长面积就会增加一倍。这个实验室实验是由空间健康转化研究所(TRISH)资助的。
来源:Jared J. Stewart/University of Colorado at Boulder

埃斯科巴说:“我们探索得越多,就越会发现,在航天器上重新利用、回收和再生可消耗资源,而不是把它们都带上然后扔掉,这是值得的。”

在即将到来的测试飞行之后,空间实验室将使用视频数据来验证其生长室的性能,并在对太空站进行轨道测试技术之前进行必要的设计更改。

埃斯科巴说:“亚轨道飞行带来的飞行机会使我们有能力以更低的成本推进我们的技术,然后我们才会进入下一步。”

新谢泼德号上的其他技术

  • 百合池和其他7个飞行机会的有效载荷将乘坐新谢泼德号太空舱飞向太空,另一个与火箭助推器集成的实验将测试NASA开发的一套精确登月技术。作为NASA安全和精确着陆-综合能力进化(SPLICE)项目的一部分,许多创新也曾在以前的飞行机会支持的任务中进行过。
  • 其他正在测试的创新旨在为NASA未来的任务提供重要功能,包括:
  • 监测亚轨道环境:约翰霍普金斯应用物理实验室(APL)的研究人员继续发展他们的环境监测套件,以提供对亚轨道运载火箭内部和附近的观察和测量。
  • 改进航天器的热管理:NASA戈达德太空飞行中心的研究人员正在推进嵌入式冷却的微间隙冷却器的流动沸腾,以促进热产生装置和冷却剂之间的直接接触,这可能会降低功率需求,提高温度均匀性。
  • 将遥感应用到新科学领域:APL的研究人员充分利用这一独特的科学机会,正在完善综合遥感成像系统(IRIS),使其最终能够在外部空间环境中运行。
  • 航空航天安全辐射自动测量:空间环境技术研究人员的目标是获取从地球表面到近地轨道的总电离剂量(TID),这一测量可以为缓解辐射危害的战略提供依据,以保护那些受到空间辐射危害的人。
  • 能够在小型小行星上收集风化层:西南研究所(SwRI)的技术人员正在测试一种名为Box of Rocks II的锚定和采样装置。它的目标是在花瓣状的表面用磁性收集行星表面的土壤,即风化层。可进行多次样本采集操作,降低主航天器的任务风险。
  • 改善低温流体的传输和输送:SwRI的用于低温流体管理的大型液体采集设备通过采用锥形管道被动泵出内部产生的蒸汽气泡,从而满足了改进的低温流体管理的需求。如果成功的话,该设备将大大提高关键低温转移过程的效率和可靠性。
  • 对重力变化过程中的生物变化进行成像:佛罗里达大学的研究人员正在努力改进用于亚轨道和勘探科学的生物成像系统,该系统能够在重力水平转换期间自动采集各种生物有效载荷的高分辨率图像数据。这项技术有望为研究人员提供新的见解,了解这些变化在细胞水平上对生物体产生影响的速度和程度。

参见:

https://www.nasa.gov/centers/armstrong/features/testing-super-foods.html

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