宇航员将成“太空农民” 指挥机器人干农活

http://tech.tom.com　 2004年12月21日19时12分
 国际空间站最近发生的食品危机证明，人类要想在太空中走得越来越远，就必须尽早实现太空食品的自给自足

 国际先驱导报记者 向韶报道 12月9日，美国国家航天航空局(NASA)发言人在记者招待会上指出，如果俄罗斯货运飞船“进步-M51”不能按计划于26日前与国际空间站对接，空间站将出现食品危机。目前，NASA已向宇航员发出了“节食”的指定，并制定了紧急撤离计划。


　　随着载人航天技术的发展，人类在太空滞留的时间越来越长。然而，人的生命需要食物维持，而飞行器能够携带的食物有限，这就成了人类展开更远宇宙征程的一大阻碍。目前，NASA的研究人员正在努力研究开发能让宇航员在太空中实现食物自给自足的技术和设备。这将使宇航员不必完全依赖地球补给，自己就能解决饥饿问题。


　　空间站“粮荒”的必然


　　自2003年2月1日美国“哥伦比亚”号航天飞机失事以来，国际空间站出现了相对紧张的状态。向国际空间站输送航天员和生命保障物质的重任，完全由俄罗斯“联盟”号载人飞船和“进步”号货运飞船承担。俄罗斯原计划在11月底利用“进步-M51”货运飞船再次为第10批常驻航天员提供食品和水。然而，由于未知的原因，俄罗斯推迟了“进步-M51”货运飞船的发射日期，最终定于2004年12月24日发射，26日与空间站对接。


　　按照NASA食品专家的估计，如果两名航天员按照每天摄取3000卡能量的标准，空间站上的食品只能坚持到2005年的第一周；如果在此基础上减少15%的能量，还能维持到2005年1月中旬。因而专家称，如果“进步-M51”货运飞船不能与空间站正确对接，空间站将出现食物短缺，站上两名常驻俄罗斯航天员沙里波夫和美国华裔宇航员焦立中可能要在新年前紧急撤回地面。


　　“随着我们在太空中滞留的时间越来越长，宇航员食物的自给自足变得更加有意义。”NASA约翰逊航天中心的食品科学家米歇尔·佩舒诺克指出，“未来的最终解决办法是，在太空中种植庄稼，并把它们加工成食品。”


　　“太空农场”种什么


　　将来的宇航员很可能在太空飞船或者月球、火星基地上种植一些庄稼和蔬菜。然而，在那里种植这些农作物并不像地球上这么简单，提前要考虑的因素很多。


　　首先，种什么就是一大问题。我们需要找到一些合适的不同农作物的组合，并且弄清楚他们对全体宇航员和整个飞行器的影响。NASA肯尼迪航天中心的高级生命支持中心工作的科学家保罗·拉腊说，“我们正在考虑的主要有两个问题：一是这些农作物的组合对于处在太空环境当中的人的影响，二是它们对彼此的影响。”


　　拉腊和同事的工作是考察植物发出的少量气体怎样影响飞行器中的环境。拉腊指出，“这并不是简单地将二氧化碳转化成氧气，这个过程还有微量的其它气体放出，而在地球上，你从来不会考虑它们。”在地球上，那些气体能够简单地消散在空气中，但在封闭的飞行器中则并非如此简单。例如，生菜散发出的气体会阻碍萝卜的生长。


　　让机器人干农活


　　将来，宇航员将与这些作物共同生活在一个封闭空间中，因此宇航员必须被细心地监视，是否存在过敏症状。此外，宇航员在太空中任务繁忙，没有多少时间照顾这些作物。特别是在执行某些特殊任务时，很可能需要离开飞船或基地很长一段时间。这时就需要一些特殊设备代为操劳。


　　据美国太空网站报道，俄亥俄州农业研究和发展中心的研究人员已经开发出了一种番茄自动收割机器人。这种机器人通过“眼睛”扫描番茄树，测定成熟番茄的数量和位置，即使藏在叶子后的番茄，它也能找得到。根据“眼睛”捕获的数据，机器人运用4指组成的机械手通过拉、弯、扭转等动作把番茄摘下来。在地球上测试，这种机器人能够发现成熟番茄的成功率达到95%，采摘成功率高达85%。如果类似技术广泛应用在太空船上，宇航员出去执行任务就无后顾之忧了。


　　一位航空食品的业内人士告诉《国际先驱导报》，由于我国目前主要处于攻关短期载人航天阶段，飞行器能够运载足够的食品，所以太空种植还主要处于预研阶段。


　　“太空厨房”正在组装


　　有些农作物成熟后，宇航员还需要将它们进行加工才能成为入口的食物。据NASA官员估计，如果要在太空飞船里将小麦加工成面包和麦片，可能需要近40种不同的食物加工装置。


　　约翰逊航天中心的佩舒诺克指出，在这方面，人类面临的挑战是如何把这些装置设计得体积小、重量轻、易于维修以及确保加工出安全、营养和适口的食品。


　　目前在国际空间站上，宇航员吃的是罐头食品和袋装的新鲜水果和蔬菜，食品定期地由俄罗斯供给飞船运达。咖啡、茶、果珍以及其它饮料都是粉末，需要与水混合后才能饮用。


　　宇航员吃的一些食物是需要加热的。在国际空间站，宇航员主要使用一种电烤炉来加热食物。佩舒诺克介绍，这种烤炉的体积跟一般公文包差不多大，能够放食物的空间极其有限，而且它不能达到太高温度。


　　中国的“神舟5号”由于空间有限，并没有携带任何食物加热设备，所以杨立伟吃的食物都是凉的。但业内人士表示，我国已经研发出了类似加热装置。


　　俄亥俄州立大学开发了一个在太空中加热袋装食品的装置。这种装置利用欧姆加热法，在食品包装中加入电极。连接电极，让电流在食物中经过，从内部将食物加热。食物吃完后，包装能够再度使用，用于消毒生物垃圾和其它废物。


　　为了更高的生活水平，加州大学食品工程师保罗·辛格还发明了一种能在太空中将番茄切片、切丁、榨汁的装置。“多功能对于太空食品加工装置也是非常重要的。”佩舒诺克补充说，除了能够直接食用的食物外，NASA的研究员还在寻找在太空中利用花生和大豆榨油、从甜菜中提取食用糖的方法。