航天員如何在太空中自給自足?或許可以「吃」小行星!

2025-02-18

人類對宇宙的嚮往由來已久,太空旅行是人類追逐的偉大夢想之一。然而,要實現長時間的太空旅行,面臨著諸多難題,食物供應便是其中關鍵一項

在廣袤的宇宙中,太空環境極為特殊。太空人身處狹小空間,不僅心理健康可能受到影響,太空飛行器的載重限制也給物資攜帶帶來巨大挑戰。

如何在有限的條件下,合理分配人員、水、空氣和食物等資源,是擺在科學家面前的一道難題。倘若一切維持生命的基本物質都依賴地球補給,那將帶來沉重的經濟壓力,更會嚴重阻礙人類深入探索太空的步伐。

為解決太空食物問題,科學家們不斷探索嘗試。太空農場是目前較具可行性的方案之一,中國和美國的空間站已多次進行相關實驗,成功培育出多種蔬菜,美國太空人還品嘗到了自己親手種植的成果。

此外,科學家們還積極探索太空養殖藻類、蘑菇和昆蟲等,以拓寬食物來源。但這些養殖和種植設備的設計複雜,維護成本高,且需模擬地球生態系統,以保證動植物正常生長。

然而,現有的設備產量遠遠無法滿足需求,若要增加產量,就需增大設備體積和數量,這勢必會大量占據太空飛行器的空間。在此背景下,科學家們把目光轉向了小行星研究發現,小行星中蘊含著豐富的有機物,這為解決太空食物問題帶來了新的希望

通過對墜落到地球的球粒隕石的研究,科學家推測小行星帶內的多數小行星成分與球粒隕石相似。球粒隕石作為太陽系中古老的固體物質,對其研究有助於揭示太陽系早期歷史。

科學家深入分析球粒隕石的成分和結構,將其分為15個不同類別,其中以C開頭的碳質球粒隕石含有高濃度有機化合物,部分隕石的有機物質占比甚至達5%左右。默奇森隕石和塔吉什湖隕石是碳質球粒隕石中研究較為深入的,科學家在其中發現了多種小分子有機物,如酮、烷烴、羧酸、胺基酸、甲烷以及多環芳烴等。那麼,如何將小行星中的有機物轉化為可供食用的食物呢?小行星中的有機物主要是類似塑料的大分子,直接食用並不現實。科學家們從一項塑料微生物處理實驗中得到啟發。

在該實驗中,研究人員對塑料進行熱解,溫度在400℃至900℃之間,使大分子長鏈有機物被破壞,形成低分子量碳氫化合物。然後,利用細菌處理這些碳氫化合物,發現細菌能夠消化並大量繁殖。

基於此,科學家們設想,未來航天員或許可以通過熱解技術處理從小行星中開採的富含碳質的球粒礦物,再利用細菌進行消化。今年的實驗結果表明,假單胞菌科的一些細菌在缺氧環境中,甚至能直接利用隕石粉末生存並長期繁殖,這為太空食物來源提供了新的可能。為評估小行星能提供的有機物數量,科學家以小行星(101955)貝努為例進行了詳細計算貝努是人類已成功登陸並取回樣本的小行星,直徑不足500米,質量為7760萬千克,成分與碳質球粒隕石相似

經過複雜的推算,得出了令人振奮的結果:在最低效率情況下,貝努產生的生物質可滿足631位航天員一年的食物需求;最高效率時,這一數字可達到17000位。具體來說,最低效率時,滿足一位航天員一年的食物需求需處理約16萬噸小行星礦物;最高效率時,僅需處理5000噸。

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這充分顯示了小行星貝努在食物供應方面的巨大潛力儘管小行星轉化為食物來源的研究前景廣闊,但這一過程並非一帆風順,還面臨著諸多技術挑戰和倫理考量技術上,從小行星中有效開採和提取有機物,並將其轉化為可食用物質,是當前亟待解決的難題

開採需要先進設備和技術,轉化則需要複雜的生物處理過程,同時,太空環境的特殊性也給工作帶來極大困難,小行星的溫度、壓力等條件與地球迥異,對開採和利用提出了極高要求。

倫理方面,利用小行星作為食物來源可能引發一系列道德和倫理問題。比如,宇宙資源的開發是否會對其他可能存在的生命形式產生影響,以及如何公平分配宇宙資源等,這些都是需要深入探討的問題

儘管困難重重,但小行星作為食物來源的潛在價值依然讓科學家們信心滿滿他們堅信,通過持續的努力和探索,人類能夠攻克這些難關,實現太空探索的新突破

未來,小行星有望成為人類在太空中的重要資源,為星際旅行提供有力支撐。隨著科技的不斷發展,人類在探索太空食物來源的道路上必將取得更多成果,向著太空旅行的夢想不斷邁進。


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