未来火星旅程食物从哪来：尿液种植的西红柿你吃不吃？

火星 · 2017-3-15 08:36:48

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尽管味道稍微有点苦，但这些西红柿完全是可食用的

这样一个装有大量尿液的实验室却没有任何令人不悦的气味。

探索火星的宇航员需要的不仅仅是蛋白质能量棒　　北京时间3月15日消息，据国外媒体报道，当你走进位于科隆的德国航空航天中心，步入植物生理学家Jens Hauslage的办公室时，首先会看到一个装满了尿液的水族缸——就放在办公桌上。水族缸周围堆满了书籍、图表和科研论文，使原本就不大的房间显得更加局促。　　在水族缸中央竖着两根高约1米的透明塑料管，其顶部都伸出一棵枝繁叶茂，看起来很健康的西红柿，已经可以看到正在盛开的花和几个亮红色的果实。这些西红柿的皮有点韧，味道稍微有点苦，但的确是可供食用的健康食品，尽管口感上还无法和最好的品种相媲美。这种口感上的不足或许与它们的种植方法有关。这些西红柿是专门为了太空种植而培育的。装满尿液的水族缸、塑料管和西红柿都是在一颗卫星上进行实验的原型，而实验的目的便是证明西红柿可以在月球或火星上成功种植，正在进行的这项奇怪实验或许能为未来的火星探险旅程提供食物。　　目前，国际空间站上几乎所有的食物都来自从地球发射的货运飞船，宇航员只在太空中用水培法获得了少量生菜和卷心菜叶片。另一方面，国际空间站上所用的水大部分都来自宇航员的尿液。利用一个复杂的处理系统，空间站中的洗澡废水、汗液和厕所废水几乎全部被循环利用。今天的尿液处理之后就变成明天的咖啡。　　不过，如何利用宇航员尿液中宝贵的矿物质来种植食物呢？如果人类要前往月球或火星，必然要在太空中生活很长一段时间，这就需要一种可以自给自足的食物供应模式。“你需要的不只是蛋白质能量棒，”Hauslage说道，“地球是一个闭合的生物学系统，植物制造氧气，提供食物，动物和土壤中的微生物完成降解过程，”Hauslage说，“没有这些系统，可持续的长期生命维持系统就无法存在。”　　在他的实验室中，大量的尿液在水桶、漏斗和水管中流动。大部分尿液是人工制造的——这样科学家就能掌握实验中确切的化学组成——也有一些来自人类志愿者。实验室墙壁上有许多灰色的塑料排水管，连接着装满尿液的塑料箱。在房间的正中，还有更大的塑料管连接着装满尿液的大塑料桶。　　“较小的塑料管能处理一个人一天的尿液量，”Hauslage解释道，“较大的塑料管则能够处理4到6个人的尿液量。”每根塑料管里都装满了浮石——含有许多空隙的固体熔岩——里面生长着大量细菌。这些微生物能从流经塑料管的尿液中获取营养，其中一些微生物能将氨转化为亚硝酸盐，另一些则能把亚硝酸盐转化为硝酸盐——植物生长所需的肥料。　　这是一个人工控制的、实验室版本的氮循环，类似过程在地球的土壤和水体无时不刻不在发生着。除了尿液，这个闭合的生物学系统还能用来处理食物残余或凋落的枯叶。有趣的是，这样一个装有大量尿液的实验室却没有任何令人不悦的气味。“尿液降解为二氧化碳和氨的过程其实非常快，”Hauslage说，“我们的过滤器里细菌的活动也非常快。”　　德国航空航天中心的科学团队正准备将这项技术带到太空。今年晚些时候，德国航空航天中心将发射“Eu：cropis”任务，这是一颗1米见宽的圆柱形卫星，里面设有两个微型温室。事实上，“Eu：cropis”就是眼虫藻（Euglena）和“太空中复合再生有机食物的生产”（Combined Regenerative Organic Food Production in Space）两个词组的复合缩写。　　Eu：cropis将通过SpaceX的猎鹰9号火箭送上地球轨道，卫星上将携带西红柿种子、一个装有合成尿液和细菌群落的水缸。这颗卫星将利用自转来为第一个温室模拟月球重力，六个月后，当第二个温室启用时，卫星将提高自转速率，以模拟火星重力。　　西红柿最初所需的氧气将来自眼虫藻群落，随着植株的生长，西红柿产生的氧气很快就会多于二氧化碳。“在发射之后，我们会旋转卫星并为该系统提供水分，”Hauslage说，“西红柿发芽之后，我们会提供尿液，使西红柿生长并结果。”　　科学团队将用16台摄像机对西红柿的生长过程进行细致的监控，数据传回地球的频率为一天4次。尽管这不是在太空中第一次种植西红柿，但Eu：cropis却是第一颗专门用于在密闭系统中培育食用植物的卫星，如果Eu：cropis任务一切顺利，那就为未来在其他行星上种植粮食提供了可能。此外，另一种人类排泄物——粪便——是否也可以利用起来呢？　　在电影《火星救援》（The Martian）中，我们看到马特·达蒙用人类粪便混合火星土壤，以此种出了马铃薯。目前，国际空间站上的固体废物是先打包放到货运飞船上，最后在地球大气层中燃烧进行处理的，“作为一位科学家，我觉得粪便并不像尿液那么有价值，”Hauslage说，“但粪便中含有大量的钾，这是制造优良肥料所需的元素。”然而，粪便中也含有许多危险的病原体，需要小心进行处理。　　无论如何，未来在月球或火星上的人类殖民地中，很可能任何东西都会得到充分的利用——一切都将是可循环的。当然，想要在一个遥远的行星上养活几十个人，毫无疑问都是巨大的挑战，“你需要大量的卡路里，因此你必须生产大量的马铃薯、黄瓜、西红柿等，你还需要蛋白质和油脂，”Hauslage说道。相对来说，油脂的生产将会更为困难，但Hauslage的团队已经在着手研究，“我们正在进行一个实验，用尿液作为藻类的培养液，而这些藻类可以用来生产油脂。”（任天）

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