儘管味道稍微有點苦， 但這些番茄完全是可食用的
探索火星的宇航員需要的不僅僅是蛋白質能量棒
新浪科技訊 北京時間3月15日消息， 據國外媒體報導， 當你走進位於科隆的德國航空航太中心， 步入植物生理學家Jens Hauslage的辦公室時， 首先會看到一個裝滿了尿液的水族缸——就放在辦公桌上。 水族缸周圍堆滿了書籍、圖表和科研論文， 使原本就不大的房間顯得更加局促。
在水族缸中央豎著兩根高約1米的透明塑膠管， 其頂部都伸出一棵枝繁葉茂， 看起來很健康的番茄， 已經可以看到正在盛開的花和幾個亮紅色的果實。 這些番茄的皮有點韌， 味道稍微有點苦， 但的確是可供食用的健康食品， 儘管口感上還無法和最好的品種相媲美。
目前， 國際空間站上幾乎所有的食物都來自從地球發射的貨運飛船， 宇航員只在太空中用水培法獲得了少量生菜和捲心菜葉片。 另一方面， 國際空間站上所用的水大部分都來自宇航員的尿液。 利用一個複雜的處理系統， 空間站中的洗澡廢水、汗液和廁所廢水幾乎全部被迴圈利用。 今天的尿液處理之後就變成明天的咖啡。
不過， 如何利用宇航員尿液中寶貴的礦物質來種植食物呢？如果人類要前往月球或火星， 必然要在太空中生活很長一段時間， 這就需要一種可以自給自足的食物供應模式。 “你需要的不只是蛋白質能量棒， ”Hauslage說道， “地球是一個閉合的生物學系統， 植物製造氧氣， 提供食物， 動物和土壤中的微生物完成降解過程， ”Hauslage說， “沒有這些系統， 可持續的長期生命維持系統就無法存在。 ”
在他的實驗室中， 大量的尿液在水桶、漏斗和水管中流動。 大部分尿液是人工製造的——這樣科學家就能掌握實驗中確切的化學組成——也有一些來自人類志願者。 實驗室牆壁上有許多灰色的塑膠排水管， 連接著裝滿尿液的塑膠箱。 在房間的正中，
“較小的塑膠管能處理一個人一天的尿液量， ”Hauslage解釋道， “較大的塑膠管則能夠處理4到6個人的尿液量。 ”每根塑膠管裡都裝滿了浮石——含有許多空隙的固體熔岩——裡面生長著大量細菌。 這些微生物能從流經塑膠管的尿液中獲取營養， 其中一些微生物能將氨轉化為亞硝酸鹽， 另一些則能把亞硝酸鹽轉化為硝酸鹽——植物生長所需的肥料。
這是一個人工控制的、實驗室版本的氮迴圈， 類似過程在地球的土壤和水體無時不刻不在發生著。 除了尿液， 這個閉合的生物學系統還能用來處理食物殘餘或凋落的枯葉。 有趣的是， 這樣一個裝有大量尿液的實驗室卻沒有任何令人不悅的氣味。 “尿液降解為二氧化碳和氨的過程其實非常快，”Hauslage說，“我們的篩檢程式裡細菌的活動也非常快。”
德國航空航太中心的科學團隊正準備將這項技術帶到太空。今年晚些時候，德國航空航太中心將發射“Eu：cropis”任務，這是一顆1米見寬的圓柱形衛星，裡面設有兩個微型溫室。事實上，“Eu：cropis”就是眼蟲藻（Euglena）和“太空中複合再生有機食物的生產”（Combined Regenerative Organic Food Production in Space）兩個片語的複合縮寫。
Eu：cropis將通過SpaceX的獵鷹9號火箭送上地球軌道，衛星上將攜帶番茄種子、一個裝有合成尿液和細菌群落的水缸。這顆衛星將利用自轉來為第一個溫室模擬月球重力，六個月後，當第二個溫室啟用時，衛星將提高自轉速率，以類比火星重力。
番茄最初所需的氧氣將來自眼蟲藻群落，隨著植株的生長，番茄產生的氧氣很快就會多於二氧化碳。“在發射之後，我們會旋轉衛星並為該系統提供水分，”Hauslage說，“番茄發芽之後，我們會提供尿液，使番茄生長並結果。”
科學團隊將用16台攝像機對番茄的生長過程進行細緻的監控，數據傳回地球的頻率為一天4次。儘管這不是在太空中第一次種植番茄，但Eu：cropis卻是第一顆專門用於在密閉系統中培育食用植物的衛星，如果Eu：cropis任務一切順利，那就為未來在其他行星上種植糧食提供了可能。此外，另一種人類排泄物——糞便——是否也可以利用起來呢？
在電影《火星救援》（The Martian）中，我們看到馬特·達蒙用人類糞便混合火星土壤，以此種出了馬鈴薯。目前，國際空間站上的固體廢物是先打包放到貨運飛船上，最後在地球大氣層中燃燒進行處理的，“作為一位科學家，我覺得糞便並不像尿液那麼有價值，”Hauslage說，“但糞便中含有大量的鉀，這是製造優良肥料所需的元素。”然而，糞便中也含有許多危險的病原體，需要小心進行處理。
無論如何，未來在月球或火星上的人類殖民地中，很可能任何東西都會得到充分的利用——一切都將是可迴圈的。當然，想要在一個遙遠的行星上養活幾十個人，毫無疑問都是巨大的挑戰，“你需要大量的卡路里，因此你必須生產大量的馬鈴薯、黃瓜、番茄等，你還需要蛋白質和油脂，”Hauslage說道。相對來說，油脂的生產將會更為困難，但Hauslage的團隊已經在著手研究，“我們正在進行一個實驗，用尿液作為藻類的培養液，而這些藻類可以用來生產油脂。”
“尿液降解為二氧化碳和氨的過程其實非常快，”Hauslage說，“我們的篩檢程式裡細菌的活動也非常快。”德國航空航太中心的科學團隊正準備將這項技術帶到太空。今年晚些時候，德國航空航太中心將發射“Eu：cropis”任務，這是一顆1米見寬的圓柱形衛星，裡面設有兩個微型溫室。事實上，“Eu：cropis”就是眼蟲藻（Euglena）和“太空中複合再生有機食物的生產”（Combined Regenerative Organic Food Production in Space）兩個片語的複合縮寫。
Eu：cropis將通過SpaceX的獵鷹9號火箭送上地球軌道，衛星上將攜帶番茄種子、一個裝有合成尿液和細菌群落的水缸。這顆衛星將利用自轉來為第一個溫室模擬月球重力，六個月後，當第二個溫室啟用時，衛星將提高自轉速率，以類比火星重力。
番茄最初所需的氧氣將來自眼蟲藻群落，隨著植株的生長，番茄產生的氧氣很快就會多於二氧化碳。“在發射之後，我們會旋轉衛星並為該系統提供水分，”Hauslage說，“番茄發芽之後，我們會提供尿液，使番茄生長並結果。”
科學團隊將用16台攝像機對番茄的生長過程進行細緻的監控，數據傳回地球的頻率為一天4次。儘管這不是在太空中第一次種植番茄，但Eu：cropis卻是第一顆專門用於在密閉系統中培育食用植物的衛星，如果Eu：cropis任務一切順利，那就為未來在其他行星上種植糧食提供了可能。此外，另一種人類排泄物——糞便——是否也可以利用起來呢？
在電影《火星救援》（The Martian）中，我們看到馬特·達蒙用人類糞便混合火星土壤，以此種出了馬鈴薯。目前，國際空間站上的固體廢物是先打包放到貨運飛船上，最後在地球大氣層中燃燒進行處理的，“作為一位科學家，我覺得糞便並不像尿液那麼有價值，”Hauslage說，“但糞便中含有大量的鉀，這是製造優良肥料所需的元素。”然而，糞便中也含有許多危險的病原體，需要小心進行處理。
無論如何，未來在月球或火星上的人類殖民地中，很可能任何東西都會得到充分的利用——一切都將是可迴圈的。當然，想要在一個遙遠的行星上養活幾十個人，毫無疑問都是巨大的挑戰，“你需要大量的卡路里，因此你必須生產大量的馬鈴薯、黃瓜、番茄等，你還需要蛋白質和油脂，”Hauslage說道。相對來說，油脂的生產將會更為困難，但Hauslage的團隊已經在著手研究，“我們正在進行一個實驗，用尿液作為藻類的培養液，而這些藻類可以用來生產油脂。”