空间高等植物栽培中水分和营养液输送技术研究概况

随着人类社会文明的不断进步,人类向外层空间或其他星球(如月球和火星)的拓展已成必然趋势.而要在那里长期生活下去,必须具备最基本的生存条件(即提供食物、大气和水,并清除废水和废物等).实践证明,实现这一目标的根本途径是建立受控生态生命保障系统(Controlled Ecological LifeSupport System,CELSS),而粮食和蔬菜作物的生产是其中的中心环节,所有工作都要围绕它来进行.由于空间环境缺乏重力驱使的自然对流而大大改变了植物与其周围液体或气体环境的能量和物质交换:基于液体表面张力/分子吸引力的主导作用,液体倾向于在植物表面和生长基质中随意移动,致使植物根部极不易于吸收水分、营养液和氧气等.因此,空间高等植物中水分和营养液的输送是一关键课题.本文就前苏联/俄罗斯及美国在该领域的研究历史、现状、动态及前景作一综述.     

影响植物栽培的空间飞行因素

植物栽培是空间站和空间生保系统的重要研究课题,因其不仅可以参与水气循环维持系统的稳定,而且可以为航天员提供新鲜蔬菜,供应多种维生素和微量元素,并有一定的抗辐射和抗氧化作用,对航天员的生理和心理健康都有积极意义。进行空间植物栽培必须要考虑到空间飞行因素对植物生长发育的影响。空间飞行因素主要可分为三类:外部因素(宇宙辐射、真空、温度),动态(微重力、加速度、振动、噪声)和飞船内部因素(密闭隔离,合成气环境、地磁场缺失、温度与气压波动等)。本文详细介绍了这些因素对植物的影响。     

国外空间高等植物栽培研究

国外空间高等植物栽培研究郭双生６０年代初以来，前苏联和美国等国先后利用生物卫星、高空气球、探空火箭、地面模拟失重装置、失重飞机、宇宙飞船、天空实验室、礼炮号空间站、航天飞机、空间实验室、和平号空间站等各种空间飞行器，进行了一系列高等植物的空间栽培实验...     

载人航天中微重力环境对认知功能的影响

目前在载人航天的研究中，对于在微重力条件下认知功能变化的研究还较少。本文综述了近年来这方面的一些进展。研究表明，在微重力条件下，空间定向、运动知觉出现障碍，早期物体识别受影响的程度也较大，肌肉运动和协调功能有所减弱。微重力条件对高级认知功能，如逻辑推理、短时记忆提取的速度和准确性等的影响较小，但是一些需要注意参与的认知任务(如跟踪任务、视觉选择反应)和长时记忆任务，在航天环境或模拟失重条件下会受到影响。     

空间高等植物栽培地面实验装置的研制

为进行受控生态生保系统试验研究,研制了地面模拟实验装置。该装置由主机、氧气和二氧化碳测控系统、植物栽培系统和整机数据管理系统组成。栽培室内胆为面不锈钢结构,其有效容积１．８ｍ＾３,有效栽培面积１．２ｍ＾２;采用电子荧光灯作光源和聚乙烯醇缩甲醛材料作根基质;栽培室内的温度、相对湿度、氧气浓度、二氧化碳浓度、光周期和光强度等环境九营养液的ＰＨ值、电导率、溶解氧、储箱液位和供液流量等参数均实行自动调控。     

模拟微重力条件理植物细胞亚显微结构的研究

目的 研究微重力条件对植物生长发育中细胞亚显微结构的影响。方法 微重力仪连续改变方向来获得模拟微重力,对模拟微重力条件下生长的植物进行了细胞学、生理学实验。结果电镜观察表明：植物细胞在模拟微重力条件下正常重力条件生长的相比,在细胞壁、叶绿体,线粒体等方面产生变异,细胞出现了壁质分离现象,部分细胞壁扭曲、收缩变形,部分叶绿体片层结构出现了弯曲、排列疏松,内含物溢出,部分线粒体出现了边缘模糊及嵴消失的     

空间飞行和辐射对微藻光合系统影响的观察

目的 研究空间飞行及辐射对微藻光合系统的影响.方法 利用卫星搭载空间飞行、钴60的γ射线照射及地面对照黑暗培养微藻葛仙米,测定其存活率、光合活性、光合系统色素及观察藻细胞超微结构.结果 空间飞行和射线处理后的微藻其存活率、光合活性发生显著降低,捕光色素明显降解、光合片层结构出现异常,同时空间飞行后微藻细胞外诱导出较厚的胶被.结论 空间飞行及辐射均对微藻的光合系统产生损伤,但微藻可以通过结构上的改变对其进行适应.     

受控生态生命保障系统中高等植物栽培地面模拟研究动态

受控生态生命保障系统中高等植物栽培地面模拟研究动态郭双生，艾尚坤美、俄、欧。日等先进国家和地区正在展开一场２１世纪初重返月球的竞赛，现已拟订出具体计划并认为建立月球基地在技术和经济等方面均是可行的。要在深远空间或地外星球长期生活，必须为航天员源源不断...     

空间植物栽培装置地面改进样机研制

目的 在空间植物栽培装置地面样机研制的基础上,完成空间植物栽培装置地面改进样机的研制,使其工作原理更能适应空间微重力环境条件.方法 借鉴空间植物栽培装置地面样机的先期研制经验,在技术方案详细论证与设计的基础上,进行部件图纸设计与投厂加工、整机设备安装、调试和试运行等.结果 该样机可自动而有效地控制栽培室内的大气环境参数和栽培基质水分含量;温湿度控制、冷凝水收集和植物养分供应等工作原理基本满足空间微重力环境条件下的使用要求.结论 本样机设计合理,解决了空间植物栽培的大部分关键技术难题,为下一步研制上天产品和开展空间飞行试验研究奠定了重要基础.     

模拟微重力或微重力时血容量减少对立位耐力影响的研究进展

航天后立位耐力降低普遍存在,其机理仍不清楚。一般认为血容量减少是航天后立位耐力降低的一个重要因素。现有对抗航天后一耐力降低的措施均与血容量有关。微重力（μＧ）和模拟μＧ时研究表明：μＧ与现有模拟μＧ模型时人体生理学变化的主要差异表现在低压区循环和体液、电解质代谢。细胞外体液主要受心肺反射和适当的模拟μＧ模型研究低压区循环、心肺反射变化的时间过程,对认为立位耐力降低机理和制定更有效的对抗立位耐力降低     

空间飞行与过氧化损伤

空间飞行与返回1G环境后的过氧化损伤密切相关，长期空间飞行损伤更为明显，着陆后这种效应甚至可持续几周。在人体表现为红细胞膜的脂质过氧化程度增加、某些血液中的抗氧化物含量减少，8-iso-prostaglandin和8-oxo-7，8-dihydro-2-deoxyguanosine的尿排出增加。8-iso-prostaglandin和8-oxo-7，8-dihydro-2-deoxyguanosine分别为脂质和DNA氧化损伤的标记物。上述改变应归结为飞行过程中出现的营养缺乏和恢复期急待补充营养的肌肉与其他组织对氨基酸的竞争等复合作用。对啮齿动物的研究极大地补充了人体观察结果。大多数啮齿动物实验表明飞行后脂质过氧化产物增加，而抗氧化酶活性下降，是由于返回地球重力时的应激反应。在食品中添加抗氧化物可减轻内源性氧化防御和氧化物合成之间的失衡，改善飞行后氧化应激状态。     

CAT系统及其在载人航天训练中的应用

随着载人航天任务日益频繁、复杂、对的要求越来越高,需要多层次的训练工具,计算机辅助训练（ＣＡＴ）系统由于它的经济、有效、灵活,正日益受到人们的重视。本文论述了ＣＡＴ系统的基本要素,并介绍了其在国际载人航天训练领域的应用概况,展望了它的发展趋势。     

在长期航天中利用紫外线辐射的展望

随着航天员在太空停留的时间逐渐延长,各种航天环境因素对航天员的影响更加显著,紫外线缺乏也成为一个重要因素。研究表明,低剂量（10mJ/cm2)的紫外线照射对人体是有益的而且是必需的,它可增强机体免疫功能;改善载人航天时周围环境的卫生条件,提高机体的工作能力和航天中不利因素的抵抗力,预防航天员飞行中矿物质丢失,治疗皮肤化脓性疾病和变态反应性疾病;对变态源的脱敏等。所以,对长期航天时的航天员适当进行紫外线照射是十分必要的。     

航天中的心血管问题

人体的心血管系统具有向全身各组织、器官输送营养物质、排泄代谢产物、参与体液和电解质的调节、维持体内环境稳定的作用,并具有防御和保护功能。心血管系统是维持人体进行正常生理功能的重要系统,它的功能改变必然引起体内其它生理系统功能的紊乱。载人航天实践证明,轨道飞行中的微重力对心血管系统有明显的影响,可引起心血管功能失调。因而,微重力对心血管系统的影响及其防护措施的研究已成为航天医学研究中的一个重要课题。     

空间育种研究进展

本文从以下几个方面概述了植物空间诱变研究的进展：空间飞行对生物的关键影响因素；空间诱变的不同层次上的生物学效应；空间诱变育种的研究。最后对空间诱变育种的前景进行了展望。     

航天中呼吸生理学问题

失重是航天中持续的重要因素,肺脏最易受重力的影响。航天中除失重外,上升和返回段的持续性胸-背向超重,出舱活动(EVA)和座舱压力应急时的纯氧呼吸,座舱温度和有害气体浓度增加等都会对呼吸系统带来有害的影响。多年来由于方法学的限制,呼吸系统的问题在航天中研究的很不够。West(1990)指出,至今航天中肺的问题没有得到足够的重视,动物实验表     

航天工效学研究与发展趋势

航天工效学是随着载人航天技术而发展起来的一门新兴学科。根据国内外相关文献，本文对载人航天中人的作用、航天工效学研究现状和方法作了专题阐述，在此基础上，探讨了其未来的研究发展趋势。     

空间环境和模拟微重力环境下番茄试管苗的开花结实实验

目的 实现番茄试管苗在空间环境下开花结实,并比较空间环境和模拟微重力环境对番茄开花结实的影响.方法 通过“神舟”8号飞船搭载和三维回转仪分别进行空间环境和模拟微重力环境的番茄开花结实实验,比较番茄结果率、果实大小、形状、颜色以及植株高度的差别.结果 空间环境和模拟微重力环境下番茄试管苗都完成了开花结实的发育过程,且结果率、果实大小、形状、颜色以及植株高度都与地面对照差异不显著.结论 高等植物可以在空间环境下完成开花结实的生殖生长过程.在特殊条件下,重力并非植物生殖生长的必要条件.