如果所有未来科幻片都是真的，那么，按照时间轴写一部太空农业简史的话，大概会长这样：2035年，好莱坞科幻巨制《火星救援》，宇航员马克·沃特尼自制的蔬菜大棚漏气爆炸，土豆在火星上灭绝。2057年，灾难科幻片《太阳浩劫》，伊卡洛斯2号途径水星时，植物仓失火，飞船氧气余量告急。2061年，美国国家地理拍摄的科幻纪录片《火星时代》，因基地遭遇火星沙暴，植物学家保罗博士精心照料的小麦死于电力不足。
很久很久之后（年代不可考），老牌环保主义电影《宇宙静悄悄》，地球环境恶化，宇航员洛厄尔将人类最后一片绿洲送进深空。是的，如你所见，就算是非常理想化的文艺作品，也不敢把“在太空种菜”这件事说的那么容易。
关于未来农业的想象总是十分美好：漂浮在海洋和天空的城市里，枝叶在透明穹顶下肆意生长，水上世界风格的植物工厂遍布异星荒原。然而，在太空里当农夫是件倒霉差事。除了进取号上的红衫军，植物学家也是宇宙里的高危职业。密闭环境里的种植关乎食物供给、水氧循环、空间分配和成员的心理健康，还会因为各种稀奇古怪的理由而引发意外，比如温室漏气、连日沙暴、运费过高，或者仅仅是，嗯，宇航员排便过多。
自制一份合格、适口、健康无毒的太空口粮，都需要注意什么？鉴于以下知识会帮你的曾曾曾曾孙女在外星活下来，我们强烈建议你从头到尾仔细阅读。
人造光源：淡粉色的太阳在由植物所和福建三安集团共建的中科生物植物工厂内，灯光神似80年代街机厅——蓝、红、绿色的LED发光二极管以某种规律排列，把生菜叶上每一根绒毛照得清清楚楚。长久以来，科幻小说营造了一种错觉：光源比氧气和水更好解决。
《火星救援》的作者安迪·威尔在小说原著中写道，火星栖息舱内的照明足以为土豆提供“大量日光”。但其实，白炽灯、荧光灯这些常见光源的光谱很杂，转化率低。换句话说，就是费电。
植物的生物量90%来源于光合作用，但植物并不是吸收所有的光：它们更青睐可见光的蓝色和红色部分，比例超过60%，因此，适当比例的红蓝复合光就能满足基本的生长需求。至于红外、紫外光，就算没有也不造成损失。
传统认为温度和二氧化碳是影响植物产量和品质的关键，但调节光源效率更高。上世纪80年代后期，NASA（美国宇航局）首次采用LED充当光源。他们在第一批测试中用红色LED照射小麦，但长出的麦子细得离谱，而且像漂白了一样。后来实验发现，添加蓝光可以纠正这个问题，绿光虽然没什么用，但能保证蔬菜卖相良好。
人造土壤：只送粉末中科生物植物工厂的门口立着一台颇有《大都会》遗风的金属“洗眼器”。首次参观的人大多会一路纳闷这台古怪仪器的用途，直到进入培养室内部——工作人员抬起栽培面板，展示浅槽里潺潺流动的营养液，解释如何用洗眼器对付不慎溅到脸上的液体。
早在二战期间，美军就开始以砂砾培（砂砾为固定基质，加入营养液提供养分）生产蔬菜，之后无土栽培技术被英国农业部采用，用于解决驻外英军的蔬菜供应问题。
科学家预见了无土栽培（又称水培）的未来，国际空间站的宇航员将塞满粒状基质的“枕头”浸满培养液，解决失重或微重力环境下液体流动的问题，中国南极科考站曾经成功水培辣椒，中科生物植物工厂80%的模组都被水培生菜、白菜和冰菜占领，它们生长周期短，最快20天收获，是传统栽培法耗时的一半，干净到可以揪下来生吃。
空气调节：ALERT ! 二氧化碳告急假如你闻过国际空间站里的空气，就知道长期的太空生活并不好受——很久没洗澡的宇航员在金属通道里飘来飘去，大家挤成一团，空气混浊，如同你宅了一个星期不开窗通风的卧室。不过，这对植物来说是个好消息。
像照明质量一样，二氧化碳成分是地外栽培又一个容易被忽略的问题。研究表明，适量增加二氧化碳浓度，植物就会加强光合作用，光能利用率显著提高。
在叶用莴苣植物厂区，空气过滤装置24小时不间断运转，墙上的一面液晶监控器显示，二氧化碳浓度根据不同植物的需求，被控制在了400~1200ppm之间（二氧化碳浓度过量也不行）。地球大气中的二氧化碳含量一般占总体积的0.033％，2013年世界气象组织的数据显示，其日均浓度已经超过400ppm的阙值。对植物光合作用来说，这才刚刚够用。
为了太空的育种为了更少的便便传统意义上的太空育种，是为了在地面种植出更好的作物，让种子去太空溜达一圈，沐浴在高辐射、失重的环境下，诱发基因变异。但很多科学家正在转变思路，认为应该在地面上进行种子改良，应对人类在密闭环境中遇到的特殊问题，比如空间小、缺钾、便便过多。
“为了太空的育种”，其终极目标是创造再生系统，在空间站、殖民地上持续种植作物。因此，经济高效、出土即食的作物最受欢迎，莴苣类植物首当其冲。在转化效率上，土豆和小麦都不是最好的选择，因为它们收获周期很长，而且需要烹饪处理——现阶段，宇航局肯定不许带锅上天。
无数太空故事告诉我们：别惹植物学家。这些人为了保护幼苗可以拼命，前面提到的《宇宙静悄悄》就是一个典型——植物学家洛厄尔听说他的温室要被炸掉，徒手干翻2位同伴。至于某位爱爆粗口的火星鲁滨逊，你敢动他的土豆试试？
植物学家这么暴躁不是没有原因。一方面，科幻作家老是把粮食增产、病害防治、营养土壤这类本属于农学家的活儿塞给他们。另一方面，经典的科幻设想中，植物除了承担科研任务，往往还充当粮仓、制氧机和心灵治愈室。
当植物是已知唯一能把太阳能转化为化学能的东西，你无法不去大胆想象植物工厂的应用前景。
植物所的科学家们极其谦虚：“我们必须树立这种常识：太空近地轨道栽培目前只是实验阶段”，但是，质量优于数量、封闭系统、高效利用空间、寻找每一块可用的表面……这些太空农场的决定性原则，经典科幻里的明日幻想，正在慢慢实现。
太阳能一体化的植物集装箱，可在岛屿、沙漠、舰船内和海底进行持续生产；全世界关于种植的概念设计、科研项目、实体企业，都在疯狂地向天空延伸：在城市、社区、楼宇、工厂之间，实现蔬菜连续循环种植，不受季节气候影响，同等面积产量可达到传统土地的数十倍。
但科幻作家算错了一件事。在智能监控系统接手大部分管理后，专业人士将在传统农耕中全身而退。一旦食材种类和新鲜度跟上，未来的火星还需要农学家和植物学家吗？不不不，送去一个好厨子就够了。一个AI来，抬头看看题目，再看看五谷不分的你自己——宇航员会种菜哪里是什么种族天赋啦人家是认真搞科研的啊！！