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重要的光合作用
在封闭的太空舱中进行蔬菜的培育，必须在非自然条件下为植物生长提供完备的条件。作为自养型生物，植物不需要获取有机质，而是摄取无机物进行生长。对植物来讲，最基本的过程就是光合作用，这也是植物生长的关键所在。
光合作用基本在植物的叶子中进行，更严格的说法，应该是在植物的绿色部位进行。在这些部位的细胞里，存在可进行光合作用的关键结构——叶绿体。在电子显微镜下，我们可以看到叶绿体具有两层膜结构，外膜和细胞膜同源，内膜与外膜在起源上有较大差别。根据内共生理论，内膜及其内的结构起源自可进行光合作用的原核生物，比如蓝藻类。或者说，植物细胞实际上起源自至少三类细胞的共生/寄生现象——作为主体的细胞本身、进行光合作用的原核细胞、进行有氧呼吸的细菌（今天的线粒体）。现在，经过亿万年的共生，叶绿体已经完全整合成了植物细胞的一部分，再也无法分开。在叶绿体的内部，存在着层叠状态的囊状薄膜结构，通常被称为类囊体。与光合作用有关的一些酶，以及至关重要的光合色素就分布在类囊体上。
光合作用可以大致分成两个阶段。第一阶段以吸收、传递和转化光能为主要任务，反应核心是光合色素，场所在类囊体上，常被称为光反应。当光照射在类囊体上时，光合色素被激发，开始进行电荷的传递，在这个过程中，光能被转变成了电能。这个过程多少有点像太阳能电池板的发电过程。之后，这些电能被用来做两件事情，一件事情是将水分解掉，产生蕴含着能量的、具有强还原性的还原型辅酶Ⅱ（NADPH），然后释放出氧气（毫不客气地说，我们赖以生存的氧，实际上只是光合作用毫无用处的副产品）；另一件事情则是把这些电能储存在一种被称为ATP的高能磷酸化合物中。到光反应完成的时候，能量最终被储存在NADPH和ATP等非常活跃的化学物质中，转变成了活跃的化学能。
接下来，才是真正生产有机物的过程。
光合作用的第二个阶段被称为暗反应/ 碳反应，这个过程发生在类囊体周围，叶绿体内的液体环境里。首先，从环境中吸收的二氧化碳与1，5- 二磷酸核酮糖（RuBP）反应，生成两个3-磷酸甘油酸（PGA）。在这个过程中，二氧化碳被固定在了新形成的化合物中，然后被其传递，与光反应中的NADPH和ATP 反应，还原生成有机物，同时将活跃的化学能储存转化成稳定的化学能。有了这些有机物做基础，植物的生长发育才变成了可能，我们培育蔬菜才能成功。
光能和二氧化碳是光合作用必需的条件，同时，还需要保证适宜的温度和水分供应。
在密闭条件下维持植物的生长
与在地球自然环境中的开放式种植不同，外太空或者外星基地中种植的植物必须在密闭的条件下生长，我们必须用人工条件逐一去匹配、模拟自然条件。
首先，是恒温、恒湿。温度能够影响植物体内酶的活性，后者是对生命化学反应起到催化作用的有机物，通常是蛋白质。蛋白质等生物大分子依靠其空间结构发挥作用，但是这些空间结构要比无机物分子不稳定得多，也复杂得多，它们很容易受到环境因素的影响，如酸碱度、温度都会很大幅度地影响酶的活性。一旦酶的活性受到影响，植物体内的生命化学反应速率就会变化，轻则影响生长速率，重则造成物质合成的失衡，进一步造成植物体内分子生态的紊乱，引发疾病
甚至死亡。植物自身具有調节体内酸碱度的能力，却几乎完全没有温度调节能力——换言之，植物体的温度几乎和室温同步波动。
维持植物生存的另一个重要因素就是水分。关于水分的调节应该包括室内的湿度和植物培养液的浓度——我们必须用培养液来代替土壤，为植物提供水和无机盐。然而，这是一个相当容易出问题的地方，因为植物时刻在进行蒸腾作用。对植物来讲，蒸腾作用必不可少，根系吸收水分之后，经由茎内部的导管结构向上运输到叶片蒸发。其关键作用，就是在水向上运输的同时，将根系吸收的、溶解在水中的无机盐运输到叶片。由于植物不存在循环系统，同时被运输上来的水分必须散失掉。这就使植物在事实上成为一台抽水机，不断将培养液中的水分抽走，而其结果，则是培养液被浓缩。一旦培养液被浓缩，植物就将面临吸水困难的问题——只有植物体内的溶液浓度大于培养液浓度时，根系才能吸水，反之，就会被吸水，造成植物萎蔫死亡。因此，必须维持水分的供应。同时，植物的根系在吸收无机盐的过程中具有选择性，其结果就是培养液的酸碱度会发生变化，这对植物是有影响的。因此，培养液中无机盐的配比是需要根据植物的种类进行调整的，并且要不断监测培养液的变化。
植物能够茁壮成长的关键是具有可进行光合作用的条件。首先是光照，为了节约能量消耗，要对光的波长做出筛选。通常，叶绿素主要吸收640纳米至660纳米的红光部分和430纳米至450纳米的蓝紫光部分，而类胡萝卜素种类较多，所需光照有所差别，通常主要吸收500纳米波长附近的光，也就是蓝紫光区的光。当代的LED技术是解决这一问题的主要途径，其能量损耗小，波长可定，是最佳选择。
二氧化碳和氧气的供应则应该与生命保障系统关联，做到循环使用，植物光合作用产生的氧气应该被收集，同时人、动植物呼吸产生的二氧化碳应该被反馈回种植空间，必要时，可通过化学制备来调整其浓度。
工厂化生产的解决之路
在地面，已经开始初步尝试工厂化生产蔬菜。具有讽刺意味的是，基于上述原理，最早开始进行实践的实际上是地下渠道——一帮见不得光的家伙偷偷摸摸地在黑屋里种植毒品。
现在，植物工厂将其技术升级，使用排架式种植。架子的每一层均可种植蔬菜，在这一层里，底部填充培养液，培养液上设置带孔的泡沫装置，植物就种植在泡沫孔中，漂浮在培养液上；顶板上是LED灯带，发出特定波长的光。如果将一个架子的各层平展开，相当于非常大的一块土地的生产力。
工厂化生产的结果是，蔬菜的种植和季节再也没有关系，也没有了种植地域的限制。因为任何季节、任何地方的气候环境和土壤环境都是可以人工模拟出来的。
目前，地面上已经有蔬菜工厂在建设、运营。只要你需要，就可以下单，然后由工厂进行生产，在约定的时间为你拿出产品。一旦订单下达，工厂就会开始培育幼苗。这些幼苗既可以用种子，也可以使用一种叫“植物组织培养”的方法，利用活组织里的细胞迅速克隆出大批幼苗。等幼苗在苗房中长到一定大小，就可以移栽到准备好的架子上进行培养了。由于光照不间断，植物的生长速度会比农田里快上很多。
那么，利用这种方法种出来的植物比田里的怎么样？八成会更好。
首先，尽管是高科技培育手段，但植物完全是自然生长，品质不会变差。其次，由于培养液的配置是非常严格的，成分已知，避免了土壤种植中日益严重的重金属污染。再次，由于工厂中没有害虫，自然不需要喷洒农药，你也就无须担心蔬菜上的农药残留。这才是真正的无公害蔬菜。而且，它的成本可能并不高。与早期的白炽灯不同，LED灯并不很耗电，它只释放出植物生长需要的光，不会造成过高的电费。而且工厂还很节水，它比农田种植节水95%，比传统无土栽培技术节水40%，还省去了农药钱。更可贵的是，层架种植节约了大量的土地。
由于不受气候土壤条件的控制，它完全可以建立在各种荒地、废地上，也能为生活在荒漠、海岛上的人们提供新鲜蔬菜。
以此为基础，在太空的密封舱内构建微型的蔬菜工厂，是最终解决太空蔬菜供应的方案。说不定将来我们在月球或者火星上建立了基地，也得靠它来生产蔬菜呢。
在封闭的太空舱中进行蔬菜的培育，必须在非自然条件下为植物生长提供完备的条件。作为自养型生物，植物不需要获取有机质，而是摄取无机物进行生长。对植物来讲，最基本的过程就是光合作用，这也是植物生长的关键所在。
光合作用基本在植物的叶子中进行，更严格的说法，应该是在植物的绿色部位进行。在这些部位的细胞里，存在可进行光合作用的关键结构——叶绿体。在电子显微镜下，我们可以看到叶绿体具有两层膜结构，外膜和细胞膜同源，内膜与外膜在起源上有较大差别。根据内共生理论，内膜及其内的结构起源自可进行光合作用的原核生物，比如蓝藻类。或者说，植物细胞实际上起源自至少三类细胞的共生/寄生现象——作为主体的细胞本身、进行光合作用的原核细胞、进行有氧呼吸的细菌（今天的线粒体）。现在，经过亿万年的共生，叶绿体已经完全整合成了植物细胞的一部分，再也无法分开。在叶绿体的内部，存在着层叠状态的囊状薄膜结构，通常被称为类囊体。与光合作用有关的一些酶，以及至关重要的光合色素就分布在类囊体上。
光合作用可以大致分成两个阶段。第一阶段以吸收、传递和转化光能为主要任务，反应核心是光合色素，场所在类囊体上，常被称为光反应。当光照射在类囊体上时，光合色素被激发，开始进行电荷的传递，在这个过程中，光能被转变成了电能。这个过程多少有点像太阳能电池板的发电过程。之后，这些电能被用来做两件事情，一件事情是将水分解掉，产生蕴含着能量的、具有强还原性的还原型辅酶Ⅱ（NADPH），然后释放出氧气（毫不客气地说，我们赖以生存的氧，实际上只是光合作用毫无用处的副产品）；另一件事情则是把这些电能储存在一种被称为ATP的高能磷酸化合物中。到光反应完成的时候，能量最终被储存在NADPH和ATP等非常活跃的化学物质中，转变成了活跃的化学能。
接下来，才是真正生产有机物的过程。
光合作用的第二个阶段被称为暗反应/ 碳反应，这个过程发生在类囊体周围，叶绿体内的液体环境里。首先，从环境中吸收的二氧化碳与1，5- 二磷酸核酮糖（RuBP）反应，生成两个3-磷酸甘油酸（PGA）。在这个过程中，二氧化碳被固定在了新形成的化合物中，然后被其传递，与光反应中的NADPH和ATP 反应，还原生成有机物，同时将活跃的化学能储存转化成稳定的化学能。有了这些有机物做基础，植物的生长发育才变成了可能，我们培育蔬菜才能成功。
光能和二氧化碳是光合作用必需的条件，同时，还需要保证适宜的温度和水分供应。
在密闭条件下维持植物的生长
与在地球自然环境中的开放式种植不同，外太空或者外星基地中种植的植物必须在密闭的条件下生长，我们必须用人工条件逐一去匹配、模拟自然条件。
首先，是恒温、恒湿。温度能够影响植物体内酶的活性，后者是对生命化学反应起到催化作用的有机物，通常是蛋白质。蛋白质等生物大分子依靠其空间结构发挥作用，但是这些空间结构要比无机物分子不稳定得多，也复杂得多，它们很容易受到环境因素的影响，如酸碱度、温度都会很大幅度地影响酶的活性。一旦酶的活性受到影响，植物体内的生命化学反应速率就会变化，轻则影响生长速率，重则造成物质合成的失衡，进一步造成植物体内分子生态的紊乱，引发疾病
甚至死亡。植物自身具有調节体内酸碱度的能力，却几乎完全没有温度调节能力——换言之，植物体的温度几乎和室温同步波动。
维持植物生存的另一个重要因素就是水分。关于水分的调节应该包括室内的湿度和植物培养液的浓度——我们必须用培养液来代替土壤，为植物提供水和无机盐。然而，这是一个相当容易出问题的地方，因为植物时刻在进行蒸腾作用。对植物来讲，蒸腾作用必不可少，根系吸收水分之后，经由茎内部的导管结构向上运输到叶片蒸发。其关键作用，就是在水向上运输的同时，将根系吸收的、溶解在水中的无机盐运输到叶片。由于植物不存在循环系统，同时被运输上来的水分必须散失掉。这就使植物在事实上成为一台抽水机，不断将培养液中的水分抽走，而其结果，则是培养液被浓缩。一旦培养液被浓缩，植物就将面临吸水困难的问题——只有植物体内的溶液浓度大于培养液浓度时，根系才能吸水，反之，就会被吸水，造成植物萎蔫死亡。因此，必须维持水分的供应。同时，植物的根系在吸收无机盐的过程中具有选择性，其结果就是培养液的酸碱度会发生变化，这对植物是有影响的。因此，培养液中无机盐的配比是需要根据植物的种类进行调整的，并且要不断监测培养液的变化。
植物能够茁壮成长的关键是具有可进行光合作用的条件。首先是光照，为了节约能量消耗，要对光的波长做出筛选。通常，叶绿素主要吸收640纳米至660纳米的红光部分和430纳米至450纳米的蓝紫光部分，而类胡萝卜素种类较多，所需光照有所差别，通常主要吸收500纳米波长附近的光，也就是蓝紫光区的光。当代的LED技术是解决这一问题的主要途径，其能量损耗小，波长可定，是最佳选择。
二氧化碳和氧气的供应则应该与生命保障系统关联，做到循环使用，植物光合作用产生的氧气应该被收集，同时人、动植物呼吸产生的二氧化碳应该被反馈回种植空间，必要时，可通过化学制备来调整其浓度。
工厂化生产的解决之路
在地面，已经开始初步尝试工厂化生产蔬菜。具有讽刺意味的是，基于上述原理，最早开始进行实践的实际上是地下渠道——一帮见不得光的家伙偷偷摸摸地在黑屋里种植毒品。
现在，植物工厂将其技术升级，使用排架式种植。架子的每一层均可种植蔬菜，在这一层里，底部填充培养液，培养液上设置带孔的泡沫装置，植物就种植在泡沫孔中，漂浮在培养液上；顶板上是LED灯带，发出特定波长的光。如果将一个架子的各层平展开，相当于非常大的一块土地的生产力。
工厂化生产的结果是，蔬菜的种植和季节再也没有关系，也没有了种植地域的限制。因为任何季节、任何地方的气候环境和土壤环境都是可以人工模拟出来的。
目前，地面上已经有蔬菜工厂在建设、运营。只要你需要，就可以下单，然后由工厂进行生产，在约定的时间为你拿出产品。一旦订单下达，工厂就会开始培育幼苗。这些幼苗既可以用种子，也可以使用一种叫“植物组织培养”的方法，利用活组织里的细胞迅速克隆出大批幼苗。等幼苗在苗房中长到一定大小，就可以移栽到准备好的架子上进行培养了。由于光照不间断，植物的生长速度会比农田里快上很多。
那么，利用这种方法种出来的植物比田里的怎么样？八成会更好。
首先，尽管是高科技培育手段，但植物完全是自然生长，品质不会变差。其次，由于培养液的配置是非常严格的，成分已知，避免了土壤种植中日益严重的重金属污染。再次，由于工厂中没有害虫，自然不需要喷洒农药，你也就无须担心蔬菜上的农药残留。这才是真正的无公害蔬菜。而且，它的成本可能并不高。与早期的白炽灯不同，LED灯并不很耗电，它只释放出植物生长需要的光，不会造成过高的电费。而且工厂还很节水，它比农田种植节水95%，比传统无土栽培技术节水40%，还省去了农药钱。更可贵的是，层架种植节约了大量的土地。
由于不受气候土壤条件的控制，它完全可以建立在各种荒地、废地上，也能为生活在荒漠、海岛上的人们提供新鲜蔬菜。
以此为基础，在太空的密封舱内构建微型的蔬菜工厂，是最终解决太空蔬菜供应的方案。说不定将来我们在月球或者火星上建立了基地，也得靠它来生产蔬菜呢。