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  • 1 # 光一片雲彩

    可能需要700株室內植物,這是最低限度。這個問題其實很複雜,也會出現很多問題,也需要很完美的理想條件,接下來就詳細分析下!我們先假設這個宇航員叫露西,聽名字肯定是個女性。

    露西一開始被困在一個沒有植物的房間裡。我們知道氧氣佔周圍空氣的20%,但只佔我們呼出空氣的15%。每呼吸一次,她就會用掉四分之一的氧氣。露西在她的浮動監獄裡呼吸了四次空氣後,會不幸地窒息而死。不過這是個理想狀態,空氣是均勻分布在房間裡的,也沒有人能把空氣中的氧氣榨乾!

    我們每天需要呼吸多少空氣

    人類平均每分鐘呼吸約7-8升空氣。一天下來,大約需要1萬到11.5萬升的空氣。普通女性比普通男性要少,所以我們以露西每天消耗的1萬升空氣為例。1萬升聽起來很多,其實一點也不多!但相對於一瓶500ML的可樂來說,那真的很多!

    奧林匹克游泳池可容納2500000升水

    寬敞的宇宙飛船

    人類史上最大的飛船在空間上來說仍然很緊湊。露西今天已經夠很倒霉了,無緣無故被困住了!也沒有必要讓她有幽閉恐懼症。所以讓我們假設露西不幸被困的房間有4米長,4米寬,2米高。比一般的臥室大一點,比一般的客廳小一點,相對來說還是比較寬敞的!

    這樣大小的房間的容積是4×4×2 = 32m^3。一立方米等於1000升!也就是說房間裡有32000升的空氣可供露西呼吸,並且一次循環下來只有三天的時間。

    到時,房間裡的氧氣濃度將下降到15%。在這個氧氣濃度下人可以存活嗎?可以!露西還活著。就是已經上氣不接下氣了。

    喘不過氣

    登山者通常在海拔3000米左右的地方就開始出現高原反應。在這個高度,氧氣含量會下降到15%左右,但是在高山上氣壓要低得多。每次呼吸得到的空氣更少,氧氣濃度感覺更低。

    根據3000米的高原反應,我們就能猜出來3天后露西在密閉的房間裡會發生什麼?開始會有點頭痛,覺得有點惡心,胸悶,睡不著覺,還可能會做一些奇怪的夢,反正就是各種難受。

    六天的時間可能就是露西在密閉的太空艙裡能夠生存的極限時間了,最終的結果肯定是死亡,要麼死於是腦水腫,要麼是肺水腫。

    但是,六天的時間應該足夠讓路西找到一種延長生命的自救方法,並且向外發出求救信號來等待救援!

    還記得《火星救援》嗎?馬特·達蒙(Matt Damon)在一次火星任務中被遺忘在了火星,他在火星上種了4年的土豆,等待下一次火星任務的到來!

    沉默的殺手

    上面說的只是氧氣的問題,但是氧氣並不是露西遇到的最大問題。還有一種我們最熟悉的氣體,我們也可以說是這種氣體的製造機器,就是二氧化碳!

    在正常的大氣濃度下二氧化碳大約400ppm,即0.04%,這個濃度不會給我們帶來任何問題。至於全球性的氣候變化,也是間接性的給我們帶來一些影響。但是露西面臨的問題是致命的。

    我們都知道二氧化碳在低濃度下無毒,但5%的二氧化碳就會致命,還記得我們呼出空氣中二氧化碳的濃度嗎?也是5%!意思就是說,你把你呼出去的氣體在吸回來,肯定活不了!

    因此露西只能在房間裡呼吸“一次”空氣,並不能循環呼吸第二次。暴露在5%的二氧化碳中一個小時會致死,長時間暴露在4%的二氧化碳中也會致死。

    所以要是沒有植物,露西死於二氧化碳中毒的速度要比死於缺氧快得多。她最多隻有三天的時間。

    是時候像《火星救援》馬特·達蒙(Matt Damon)一樣,種土豆了!

    需要多少植物才能產生足夠的氧氣供呼吸?

    只有三天的時間,你種什麼都來不及!所以露西的房間裡就必須事先有很多的植物來維持生命。那麼在房間裡至少需要多少株植物呢?

    露西被路過的宇宙飛船救起的幾率非常小,所以氧氣和二氧化碳的濃度必須在很長一段時間內保持穩定。有足夠的時間等待地面救援。

    使用上文中的數據,露西每小時呼吸大約420升空氣,而空氣中大約有20%是氧氣。露西每小時消耗84升氧氣。科學家已經計算出,平均一片樹葉在單位時間內會產生大約5毫升的氧氣。

    快速算一下,84 / 0.005 = 16800葉。一般成熟的室內植物大概有25片葉子,總共需要672株。為了安全起見,最好是取整到700。

    我們每消耗一分子氧氣,就會呼出一分子額外的二氧化碳,而植物恰恰相反。這意味著這700個工廠也應該能防止二氧化碳中毒。

    這就是我們簡化後的答案!如果我們被困在一個中等大小的密閉房間裡,先看看四周,如果少於700株的室內植物,那麼後果會很嚴重!

    空間問題

    當然,事情並沒有那麼簡單。最明顯的問題是,這700株氧氣工廠將何去何從?有可能有足夠的植物來滿足你的氧氣需求嗎?

    露西的4米×4米的房間有16平方米的面積。選擇成熟的室內植物,每個方向至少需要25厘米的空間,相當於每株植物0.0625平方米。按照地面的面積這意味著露西只能放置大約250株植物。包括儲存食物和水的空間,露西連站的地方都沒有了。

    因此露西被困的房間就需要是一個垂直農場!牆壁、頂都需要放滿植物!

    穩定的狀態

    植物並不能以穩定的速度生產氧氣。植物在生長週期的不同階段,會根據不同的溫度產生不同數量的氧氣。所以露西被困的房間溫度波動不能太大!

    我們還需要記住,大多數溫帶植物只在白天產生氧氣。晚上植物會吸收氧氣並釋放二氧化碳。

    理想情況下,房間裡的燈需要每天24小時都開著。

    植物的工作方式不盡相同。

    許多原產於乾旱地區的植物只在夜間呼吸。這是一種生存機制,因為在白天收縮毛孔可以防止蒸騰作用損失太多水分。

    在24小時的光照下,這種植物根本不會產生任何氧氣。

    那麼,露西需要什麼樣的房間才能挺過這場災難?她需要被困在一個大小適中的垂直農場裡,裡面至少有700株成熟的室內植物,它們都生長在相對溼潤的地區,每天24小時都必須有光照。

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