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科普之窗丨不能点外卖,宇航员在太空吃什么
源稿: 发布时间:2018年02月09日 09:44:04 编辑:柳寒曦
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本网讯(市科协 澳门葡京赌场-澳门葡京赌场网址官网平台注册日报社)民以食为天,在科技领域同样如此,适宜的饮食对科学探索非常关键。目前,宇航员在国际空间站的饮食问题基本已得到解决,但未来在遥远的火星以及更深邃的星空,需要长时间执行飞行任务的宇航员,应如何解决饮食问题呢?

载人航天虽然已经过去50年,但这一问题仍未有明确答案。困难永远无法拦住科学家探索、尝试的野心和步伐,他们大开脑洞,想出了诸多方法。


重口味:人类排泄物制成“马麦酱”

在制订长时间太空旅行计划时,食物供应是首先需要考虑的问题,在宇宙飞船上种植农作物需要很多能源和水,而从地球上携带食物会占据空间、增加飞船重量,从而消耗更多燃料并增加发射成本。因此,回收废物并使之成为有营养的食品就成为锦囊妙计之一。

据英国《独立报》网站1月26日报道,美国科学家提出一种新方法,可快速分解固体和液体废物,将宇航员的排泄物转化为潜在的食物来源。其实,在国际空间站,部分人类排泄物已得到回收,比如,国际空间站的水是从宇航员的尿液中提取的,但固体排泄物一般被排放到太空中。

在最新研究中,宾夕法尼亚州立大学微生物学家克里斯托弗·豪斯团队,利用微生物分解宇航员的排泄物,制造出了富含蛋白质和脂肪的物质。豪斯表示:“得到的食物有点像马麦酱。”马麦酱是英国特产的一种黑色面包酱——据说很重口味,很难吃。

新方法涉及在缺氧条件下分解物质这一厌氧消化过程,这是分解可生物降解物质的有效途径。在地球上,人们常利用厌氧消化来处理废物。而人类排泄物厌氧消化会生成甲烷,这种气体可用来制造另一种微生物——“荚膜甲基球菌”,它含有52%的蛋白质和36%的脂肪,因此,能成为人类的食物来源。

中国航天科工二院研究员杨宇光博士则对新方法持谨慎态度,他说:“这一方法对未来的月球基地或火星基地可能作用更大一些,但并不适合宇航员在飞行过程中使用。”

杨宇光解释说,首先,在长期失重和辐射环境下,因微生物发生变异,这一过程可能会产生对人体有害的物质。其次,宇航员在长期失重的太空飞行中,对食物和营养的要求比地面更严格,新方法尽管能够得到蛋白质和脂肪,但营养不一定均衡全面。此外,对于数月的地球—火星之间的乘组运输来说,因为采用这类手段需要额外的舱段空间,从整个飞船的规模来看不见得合算。


小清新:火星农作物种植或一箭双雕

与上述“自产自销”的重口味办法相比,另一种方法——在火星种植农作物可谓小清新一枚。

在畅销科幻小说《火星救援》改编的电影中,植物学家马克·沃特尼能在火星上生存一年多,最主要源自于他独具创意的土豆种植——他使用人类粪便为土豆施肥,并借助火箭燃料获得液态水。

美国航空航天局(NASA)的科学家对沃特尼的创意表示了肯定。NASA行星科学部门负责人兼《火星救援》科学顾问吉姆·格林称:“我们现在已经知道,火星拥有冰冻水,而且火星土壤中含有可用作肥料的硝酸盐,所以沃特尼的做法完全可行,而且还可避开使用火箭燃料制造液态水的危险化学反应。”

事实上,NASA已经在实验室中进行了火星模拟作物种植,他们所用土壤的pH值和化学构成与火星土壤一模一样,且已在模拟土壤中种植了数十种作物。除了作为食物来源,在火星栽种农作物可谓一箭双雕,火星稀薄的大气拥有许多二氧化碳,植物能吸收二氧化碳并释放氧气,因此或能帮助我们将火星改造成一个更适宜人类居住的星球。

针对这一方法,杨宇光也提出了自己的看法,他说:“这种闭环的生态循环方法技术上非常复杂,成本也非常高,尽管科学家们进行了诸多尝试,比如美国在亚利桑那州图森市以北沙漠中建了一座微型人工生态循环系统——生物圈2号,最后多以失败告终。”

杨宇光表示,不管是重口味还是小清新,也不管最终结果如何,这些方法都是很好的尝试。

尽管上述方法目前还只是纸上谈兵,但等到人类真正开启火星或其他深空旅程,科学家们一定会提出并敲定更实用的办法,为宇航员提供营养与美味兼具的食物。


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