世界上第一個功能完整的空間植物培育設(shè)施，設(shè)計者不是來自美國，不是來自蘇聯(lián)或者俄羅斯，也不是來自西歐發(fā)達國家或日本，而是來自東歐小國保加利亞。1983年至1991年，蘇聯(lián)和保加利亞在“宇宙間”計劃框架內(nèi)進行了合作，研制SVET設(shè)備。

SVET空間溫室什么樣？

SVET空間溫室有1000平方厘米的種植面積，可容納40株成熟植物。植物室由熒光燈照明，有兩個寬窗戶（前面的窗戶是透明的），供工作人員播種、觀察和取樣。根模塊分為兩個相等的部分，并填充一種富含礦物鹽的天然沸石，以維持幾個連續(xù)的作物周期。這是保加利亞的原始技術(shù)。此模塊可更換，安裝在導(dǎo)軌上，就像抽屜一樣。通過傳感器、閥門和水泵將基質(zhì)水分精確控制在理想水平，并向根部區(qū)域供應(yīng)必要的氧氣。

SVET的外觀

控制器從芽區(qū)和根區(qū)收集環(huán)境數(shù)據(jù)，并使用燈、通風(fēng)機、泵和壓縮機實現(xiàn)自動控制。1990年6月16日，蘇聯(lián)航天員亞歷山大·巴蘭德和安納托利·索洛維約夫?qū)Π醉敿t蘿卜和大白菜進行了第一次為期54天的長期植物實驗，稱為“溫室1”。

SVET的組成

當(dāng)新鮮植物樣本返回地球進行調(diào)查時，它們發(fā)育良好，這是人類第一次在微重力條件下種植蘿卜根作物，但它們的體積只有地面上對照組的三分之一。在空間和地球條件下生長的植物的生物量差異很大（4~8倍），表明空間植物遭遇了嚴重的水分和養(yǎng)分不足，植物根系介質(zhì)中的最佳空氣和水分含量之間的平衡受到干擾。

SVET里生長的植物

無論如何，第一次實驗取得了無可爭議的成功，證明了保加利亞空間研究設(shè)備和生物技術(shù)的效率。但是這次試驗的尾聲正值蘇聯(lián)解體，后續(xù)試驗停滯了5年。

太空中第一次從種子到種子

美國宇航局對和平號空間站的興趣挽救了SVET。1993年，美國副總統(tǒng)戈爾和俄羅斯總理維克托·切爾諾梅爾金簽署了一項協(xié)議，利用“和平號”上可用的硬件設(shè)施進行聯(lián)合空間研究。1994年4月，美、俄、保加利亞在莫斯科簽署了一項協(xié)議，以便在1995年至1997年期間在“和平號”上用SVET進行長期實驗。基本的生物學(xué)任務(wù)是在美國航天員的參與下，實現(xiàn)完整的小麥種子到種子生命周期，通過多次航天飛機和俄羅斯貨運任務(wù)來運送設(shè)備和樣本。保加利亞繼續(xù)負責(zé)研制第二代改良的SVET-2空間溫室。

和平號空間站上的SVET系統(tǒng)

和平號空間站和美國航天飛機的合作飛行，使STVE實驗得以長期進行

根據(jù)協(xié)議，美國猶他州立大學(xué)空間動力學(xué)實驗室開發(fā)了美國氣體交換測量系統(tǒng)（GEMS），用于加強環(huán)境監(jiān)測。GEMS于1995年添加到在軌的SVET空間溫室中。

新的SVET-2在植物上方放置兩個單獨的透明袋，一個袋位于封閉植物室體積的兩個根模塊部分上，以便進行局部氣體交換和葉片環(huán)境測量，GEMS提供了四個紅外高精度氣體分析儀，測量進入和離開每個袋的空氣中的絕對二氧化碳和水蒸氣水平及其差異，以及被測氣體的絕對壓力和壓差。這些是評估植物的光合作用、呼吸和蒸騰所必需的。同時還需測量艙內(nèi)壓力和氧氣水平。用筆記本電腦將所有環(huán)境數(shù)據(jù)收集在一個磁盤上，并在任務(wù)結(jié)束時將這些數(shù)據(jù)帶到地球。

SVET系統(tǒng)為每個根模塊部分設(shè)置一個基板濕度傳感器，足以測量和控制基板濕度水平。GEMS還帶有16個基板濕度傳感器（每個模塊8個），以監(jiān)測整個基板體積中的水分分布。

1995年至1997年，在SVET-GEMS復(fù)合體中進行了一系列長期植物試驗。1995年，作為和平號空間站-航天飛機計劃的一部分，首次嘗試在該復(fù)合體中種植超矮稈小麥。

在為期90天的實驗中，“溫室2a”的弱光強度和其他技術(shù)問題嚴重干擾了小麥植株的遺傳循環(huán)。1996年，保加利亞科學(xué)家開發(fā)了一種新的改良設(shè)備，發(fā)射到“和平號”上。新的照明單元的燈光強度是2.5倍，其他所有單元都運行良好。

航天員路西德觀察SVET中小麥長勢

超級矮稈小麥實驗“溫室2b”于1996年在新的SVET-2-GEMS復(fù)合體中重復(fù)進行。溫室2b實驗分為123天和42天兩個階段進行。在第一階段，目標(biāo)是在完整的種子到種子生命周期中種植小麥。雖然生長區(qū)發(fā)育了297個外觀完美的小麥穗，但所有的穗都是不育的，在花粉發(fā)育階段發(fā)育停止。地面研究證明，在“和平號”艙內(nèi)空氣中，1~2ppm的乙烯可誘導(dǎo)小麥植株雄性不育。

在第二個試驗階段種植了新的小麥種子，安裝了葉袋，并首次使用GEMS設(shè)備成功進行了為期12天的蒸騰和光合作用測量。GEMS證明，在太空中可以進行開放式氣體交換測量。綠色植物被冷凍后返回地球進行生化分析。

1997年，在SVET-2-GEMS設(shè)備上進行的“溫室3”種子播種試驗中，使用了一種生命周期很短的芥菜屬植物——蕓苔屬油菜。

1997年6月25日，“和平號”與進步號補給飛船相撞，導(dǎo)致SVET-2空間溫室斷電，溫度降低，大氣壓力和組成發(fā)生變化。美國航天員邁克爾·福勒通過電線將核心艙的電能傳輸至SVET，挽救了實驗，保證了太空中第一個種子-種子全生育周期的成功。第一次太空種子（在太空中產(chǎn)生）再次播種發(fā)芽，培育出一株正常的植物。

和平號空間站

在天上種小麥

科學(xué)家們的奮斗目標(biāo)是種植小麥種子。美國猶他州立大學(xué)的科學(xué)家布魯斯·巴格比建議使用另一種小麥品種“遠地點”，因為它能抵抗高乙烯濃度。

小麥植物實驗在1998~1999年繼續(xù)進行?！皽厥?”和“溫室5”實驗由俄羅斯航天員進行。在“溫室4”實驗中，12顆“遠地點”共產(chǎn)生了508顆種子。采集了干物質(zhì)樣品，大部分種子返回地球。

在“溫室5”實驗中，種植了10顆太空生產(chǎn)的種子，其中一顆產(chǎn)生了第二代太空種子。這兩次實驗期間產(chǎn)生的所有種子都是正常的。它們在地球上種植后發(fā)芽，長出了健康的綠色植物。

SVET-2“溫室6”的最后一次實驗于2000年5月至6月進行。四種不同品種的萵苣作物（蕓苔屬）的種子由和平號空間站的最后一批航天員種植并正常生長。選擇這些植物是因為它們的植被周期較短。每種植物的樣本都被帶回了地球。而其余的則由航天員謝爾蓋·扎利奧廷和亞歷山大·卡勒里愉快地品嘗，評估植物產(chǎn)品的風(fēng)味質(zhì)量。

航天員謝爾蓋·扎利奧廷（左）和亞歷山大·卡勒里

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