在天上到底能不能种菜？昨天的咖啡如何成为明天的咖啡？让我们走进空间站，看看不一样的“黑科技”，一起来体验酷炫的太空生活吧！

“天上的房子”有多怪

空间站到底是个什么“站”？首先它是航天器的一种，在天上绕着一定的轨道转圈，我们可以把它看作是一个“天上的房子”。在这个房子里面，有航天员长期工作和生活。

我们先来看天上最早的“房子”，即1970年4月19日苏联发射的“礼炮-1号”空间站。它长15.8米，重18吨，空间站内部最宽的地方有4米，里面大概能放下8张桌子，还有7个工作台。

3名航天员曾进驻这个天上最早的“房子”里待了23天，完成了100多项实验，还是非常成功的。但非常不幸，在返回地球的途中，3名航天员都因窒息而牺牲了。为什么呢？因为当时的飞船非常狭小，其实只坐得下2名航天员。返回途中，3名航天员都没有穿舱内航天服，而是挤坐在一起，不幸发生了意外。从此以后，所有航天员在进入太空和返回地球的时候，都必须穿上舱内航天服。

这3名航天员为我们人类探索太空献出了宝贵生命，所以探索太空其实是一项风险非常大的事业。不仅需要过硬的技术和本领，也需要勇于牺牲的精神和勇气。这个惨痛的事故发生之后，再也没有人去过天上的第一套房子。1970年11月，“礼炮-1号”空间站坠入大气层烧毁了。天上第一套单间就此拆迁了。

接下来，我们看看天上的第二套“房子”，也是史上最贵的“房子”——现在正在天上运行的国际空间站。国际空间站是1998年开始建造的，前后有16个国家共同参与。2000年的时候，第一批航天员就进驻到了10国9际空间站里面，曾有来自20个国家的航天员到访过这里。

国际空间站有109米长，就像我们的一个大操场那么长。光是它的太阳电池翼就有73米长。73米是个什么概念呢？即世界上最大的飞机空客A380那么长。这可是一个庞然大物，大家猜一猜它有多重呢？国际空间站重达420吨，相当于300多辆小汽车摞在一起。

我们提到，国际空间站是史上最贵的“房子”，目前在天上已运行了20多年，至今成本已超过1万亿元人民币，每年仅维护的费用就达到了两三百亿元人民币。

在这个史上最贵“房子”的内部，常年有6名航天员在里面工作和生活，供他们工作和生活的空间是388立方米，相当于一个六居室。这里面布满了各种各样精密的仪器设备，还有世界上所有的其他房子都没有的360度看宇宙的穹顶舱。

正在建造的天宫空间站是我们要介绍的第三套“房子”，也是我们中国人在太空自己的“房子”。

天宫空间站分为三个部分，第一部分是我们2021年4月29日发射升空的天和核心舱。第二部分是今年发射的问天实验舱和梦天实验舱。最快到今年年底，我们在天上的自己的房子就要建好了，我们赶紧先来一睹为快吧!

2021年发射升空的天和核心舱有16.6米高，接近6层楼的高度。它分成了节点舱、小柱段、大柱段三个部分。节点舱是航天员进入空间站的地方，很像房子的玄关；中间稍细的小柱段是航天员生活的地方，相当于房子的卧室；后面粗一点的大柱段是航天员工作的地方，相当于一个工作室。尾部还有一个资源舱用来放物资，就相当于一个储藏室，所以天和核心舱是一个三室加储藏间的结构。

问天实验舱在今年7月也来到了空间站。问天实验舱高17.9米，比天和核心舱还要大，是目前世界轴向长度最长的单体载人航天器。我们的神舟十四号航天员乘组目前已经进驻问天实验舱，在这里开展大量的在轨科学实验。天宫空间站将于今年年底建成。刚才提到国际空间站供航天员工作和生活的空间有388立方米，带有31个实验柜。天宫空间站建成之后，供航天员工作和生活的空间有110立方米，将有25个实验柜，所以它是标准的“小身材、大容量”，一个舱就要顶国际空间站的6个舱。

目前，天上只有国际空间站和天宫空间站两套“房子”，作为一个精装修的3室2厅还带储藏间的“大房子”，天宫空间站可是宇宙稀缺房源，你们动不动心？如果可以的话，是不是很想直接拎包入住呢？

天上工作有多酷

简单地看完了三套天上的“房子”，下面我们就来看一看住在这里的航天员的工作有多酷。先来看看工作环境怎么样。说到太空环境，我们想到的第一个感觉可能就是失重。除此之外，太空还具有高真空、强辐射的特点。这种极端的环境在地面非常难模拟，所以太空环境给我们提供了绝佳的实验平台。

利用这个太空环境，我们脱离了大气干扰，可以更好地进行宇宙探测。另外，还可以研究太空生存，我们非常想知道太空环境会对人类造成什么样的影响。我们还能了解到：太空种出的蟠桃真的会更好吃吗？在太空真能炼出火眼金睛吗？……总之一句话，利用太空环境能够完成地面不可能完成的实验，制造地面不可能制造的产品。

下面我们聊一聊航天员在太空做过的奇妙实验。第一个实验叫做“走了这么久，你变了没有？”实验主角是来自美国航空航天局的一对航天员双胞胎，弟弟叫做Scott Kelly，哥哥叫做Mark Kelly。弟弟在国际空间站工作了342天，哥哥当时在地面工作，因此就有团队对他们展开了研究，实验主题就是通过对比这对双胞胎，看看太空环境到底会对人产生什么样的影响。

研究发现，相比在地上工作的哥哥来说，在天上工作的弟弟的细胞端粒变长了。简单来说，人的岁数越大，细胞端粒越短。那么这个弟弟在天上待了快一年，怎么细胞端粒还变长了呢？难道是他变年轻了吗？进一步研究发现，当弟弟回到地面上几个月之后，他的细胞端粒就又恢复到了原来的长度。所以，这个实验结果不能证明人在太空能变年轻，只能说明人类适应环境的能力是很强的。

另一个实验结果发现，和哥哥相比，回到地面上的弟弟有7%的基因表达永久发生了变化。基因表达变化的意思可不是基因变了，因为比如说人类和小鼠都有99%的基因是一样的，如果有7%的基因发生变化的话，那可就是大事件，不得了了。所谓基因表达可以简单理解为基因打开和关闭的方式不一样，引起了细胞的工作方式不一样，基因表达7%的变化其实是不算太高的。科学家推测是太空辐射的影响造成的变化。这个弟弟就此事非常幽默地回应说：“我的基因都变了，太好了，我再也不用说Mark是我哥哥了。”

这个是我们讲的第一个实验，这类实验在空间站里实际上也是进行最多的一类实验（约占42%），叫做生命科学实验。

接下来要讲的第二个实验，可能吃货们会比较喜欢，那就是“太空能种菜吗？”实际上，在空间站的科学家们的确做过种土豆的实验，但因为土豆的生长周期比较长，而且它不能生吃，所以科学家们转而做了种生菜的实验。当国际空间站种的生菜大丰收时，航天员们就特别开心地吃上了生菜大餐。天宫二号空间实验室也曾种过生菜，而且长势喜人。

那么，太空种菜有菜地吗？菜是种在哪里的呢？实际上，生菜在天上是长在盒子里的，种子放置在盒子的底部，盒子里面有一些缓释肥，给种子提供必要的营养。可是在失重环境下，怎么给菜浇水呢？实际上，盒子的底部有一个水箱，航天员通过给水箱定期注水来给太空生菜浇水。

接下来的第三个故事是：“放火烧飞船，竟有新发现？”要说科学家们的胆子也太大了，竟然在太空“放起了火”。在空间站这个狭小的空间里，一旦着火，会非常危险。而科学家为了搞清楚火焰在太空燃烧的情况，做了很多次这种太空火灾实验。

让我们想一想，天上火焰的燃烧和地面上的燃烧情况一样吗？在地面上，蜡烛的燃烧火焰像一个泪滴，因为燃烧之后，低密度的空气会上升，由于对流的作用，火焰呈现泪滴状；而在太空微重力状态下，低密度空气不会再上升，由于热膨胀效应，会从中间向四周扩散，所以火焰就变成了一个球形或半球形。同时，太空火焰燃烧得更充分，所以呈现了一个特别好看的蓝莹莹的颜色。

通过这个太空火焰燃烧实验，科学家们发现了一个在地球上很难发现的冷焰现象。什么叫冷焰呢？科学家燃烧庚烷和甲醇液滴进行燃烧实验。在庚烷液滴燃烧后，明明已经看不到火焰，是所谓的“熄灭”状态，但庚烷液滴仍在连续快速、几乎稳定地蒸发，表现出与可见火焰的相同状态，这种现象就叫做冷焰，火焰实际上是在以一种看不见的方式燃烧，温度也非常低。通过研究冷焰现象，科学家除了对太空灭火有了更深层的认识和了解外，也对地面研究如何使燃烧更充分、开发清洁能源等有重大帮助。

以上讲的都是航天员在天上做的实验。除了做实验，航天员还有一项非常重要的工作，就是在天上当好“建筑工”和“修理工”。他们要去太空里安装、修理相关设备，也就是出舱活动，也被叫做太空漫步，听起来很浪漫轻松，但实际上除了非常危险之外，也非常累，会消耗很多体力。

我们中国的载人航天工程是1992年9月21日启动的，也叫做“9·21工程”，到今年正好三十年。经过三十年的艰苦奋斗，到了今年年底，我们中国人就要有自己的天上家园了。你准备好了吗？未来，随着技术的进步，我们还准备把“房子”盖到月球轨道和火星轨道上。未来的日子到底有多美——期待着让未来的你们去告诉世界。

主讲嘉宾：朱林崎，国际宇航联合会(IAF)卫星商业应用专委会亚太办主任、研究 中国宇航学会客座教授

来源：《北京科技报》2022-10-31