如何在太空打造一个家？

众所周知，地球是一个巨大的生态系统，系统中的各个要素往往处于循环往复的动态平衡中，例如水资源的循环。

水循环示意图

人类栖息的城市和农村也都是因为处于这样一个生态系统中，才能获得足够的资源。假如脱离地球生态系统，人们将面临严峻的生存问题。

这并不完全是对未来的担忧，有一些人现在就面临着这样的问题——他们就是宇航员，尤其是出于各种原因，需要长时间待在航天器中的宇航员。

由于远离地球，他们所消耗的食物、氧气和水，都要从地球运送上去。目前载人航天器还都在地球附近，这还不算太大的难题。但是一旦我们需要走向更远更广阔的宇宙空间，在宇宙中停留的时间增加到几年甚至几十年，完全从地球补给资源的方法就不太现实了。

相比浩瀚宇宙，人类太渺小了

例如，6个人的机组，100天旅行将需要准备超过3吨食物和水。这对飞船提出了非常高的载重要求。因此，科学家展开了对人工小型生态系统的研究，目标是使人类可以摆脱对地球的依赖，在空间站建立一个小规模的生态系统。

长期宇宙航行需要消耗大量食物和水

长期目标是让这个系统独立运转且可持续循环，这样它就可以再生许多物质。这其实是陆地生态系统的模式重现，它可以进行水、碳元素、氮元素等等所有地球生命所需的物质的循环再生。

表面上看起来，这个系统只是一系列密封的容器由管道连接在一起，但在系统内部，一系列的生物和化学反应正在进行。

实验室中的小型生物循环系统

将人类的排泄物和食物残渣倒进容器里，一群细菌会逐步分解这些有机物，然后这些混合物经过过滤膜，固体被滤出，液体被送入另一个隔间。

在这里液体由另一种专门的细菌进行分解。这些废弃物于是逐渐被转化为硝酸盐和矿物盐，这些物质是蔬菜所需要的基本营养素。

将排泄物和食物残渣分解为植物“肥料”

人类排泄物被植物回收，而这些植物则具有较高的营养价值，可以供给团队日常食用。更好的是，通过蒸腾作用它们可以产生供宇航员饮用的淡水，通过光合作用，它们可以将整个团队呼出的二氧化碳转化为氧气。

科幻画家想象中的太空植树

最终的目标是构建起一个独立、封闭的系统，宇航员可以呼吸、饮食，他们的排泄物将会被回收产生新的氧气和食物。未来，人们也许只需要携带少量的初始资源，就能依靠飞船内部的生态系统维持相对长时间的生存。

科幻电影所想象的宇宙飞船生态系统

为了精确控制整个循环，科学家们仍有许多工作需要做，废物类型，细菌的数量，增长速度和温度，每个参数都必须经过测试，最轻微的问题都可能会导致食物或者氧气短缺；更危险的是，稍有不慎，还可能产生有毒物质。所以，小型人造生态系统尚处于研究阶段，假如实验结果是乐观的，人类的太空旅行将会再向前迈进。

健康提示：请出门戴口罩、勤洗手、多通风，少去人群密集处。

科幻地带

《在太空安个家（上集）》

播出时间：3月7日 16:39

监制 / 田龙  主编 /刘铭 黄丽君

编辑 / 张兰 刘景迪 陈西晶（实习）