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            究竟是道德的沦丧还是人性的扭曲,NASA竟打算让宇航员在太空吃大便?

            admin admin 2019年12月30日

            科学小常识

            [db:标签]品:科普

            制作:李会超(哈尔滨工业大学深圳校区)

            监制:中国科学院计算机网络信息中心

            享受大自然召唤后,轻轻按下马桶按钮,然后以清新的方式回到正常的工作生活——。数人完成谷物收获周期的过程。该建筑的上下水系统以及城市的排水和污水处理系统将处理我们排放的废物并使其回归自然。然而,在太空中,地面上所常见的东西会变相当复杂,上厕所也不例外。

            几天前,有“善行”的科学家们提出了把废物变成珍宝的想法,希望宇航员排出的东西经过处理后能回到宇航员的嘴里。当然,科学家不希望宇航员直接便便。正是细菌和微生物使粪便变得有价值。

            一趟食物短缺的远门

            目前,唯一能够支持宇航员在太空中长时间停留的航天器是国际空间站。在那里,货船将定期来访,运送所需的物资。然而,了美国的SpaceX货运龙飞船外,所有其他货运飞船都没有强大的下行运载能力。飞船在运送货物后返回地面时,将直接在大气中燃烧。然而,事实上,这些货船并非空手而归。——名宇航员将他们的粪便装进货船,并随船将粪便变成天空中的流星。包装前,粪便将经过酸性和强氧化性物质的稳定处理,并被干燥。尽管粪便在被丢弃之前会经历一个相对复杂的过程,国际空间站没有将粪便变成珍宝的设备。毕竟,地球就在眼前,新的供给可以从地面源源不断地输送。

            国际空间站上的厕所。(图片来源:美国宇航局)

            然而,如果想离开低地球轨道前往火星或更远的地方,食物供应将成为一个问题。通过转移轨道飞往火星需要大约九个月的时间。对于首次登陆火星的宇航员来说,没有“宇宙尽头的餐馆”欢迎他们。在一个贫瘠的世界里,他们不得不依靠从地球来的补给生活在火星表面,他们也不得不依靠这些补给来完成他们的返程旅程,这也是将近九个月的时间。由于技术条件或财政限制,他们可能难在这段漫长的旅程中从地球上获得二次供应。

            也许你会说,让船载更多的补给品还不够?然而,就目前的空间运载能力而言,即使是表面最坚固的猎鹰重型火箭理论上也能向火星轨道输送16.8吨载荷。7788年,当飞船的各种设备和宇航员消耗掉可用的运载能力后,可以运载的食物重量非常有限。

            因此,材料在太空飞行中被回收用来生产食物。这变得非常必。除了去火星,当人类飞得更远,到达太阳系边缘,甚至飞出太阳系时,这项工作在未来可能会变得更加重要

            让细菌来帮忙

            在目前的解决方案中,许多科学家和技术人员提议在太空种植植物。这个计划的发展相对成熟。中国的天宫二号已经进行了太空蔬种植实验。然而,植物提供的蛋白质和脂肪相对有限,不能支持合理的饮食结构。为了生产更多富含蛋白质的食物,科学家们正在关注人类粪便。毕竟,它含有大量的氮和碳,这在理论上使得合成蛋白质食品成为可能。

            当然,如果你允许宇航员在太空中直接吃便便,这不仅不能补充营养,还会让公众不再把宇航员视为他们的梦想工作。

            在一项由美国国家航空航天局资助、宾夕法尼亚大学研究人员完成的研究中,科学家发现细菌爱上了人类,并互相残杀,将粪便变成珍宝。他们制作了一个管桩实验装置,并在装置中放入一种化学性质与人类排泄物相似的实验替代品(实验室里没人想发臭)。同时,他们还放入了两种细菌。这种细菌,一种负责通过厌氧消化过程从粪便中产生甲烷和含氮气,另一种利用这两种气体作为食物进一步生产蛋白质和脂肪。最后,宇航员吃了这些细菌产生的食物。在目前的实验中,这种食物看起来像龟苓膏或魔芋,味道很

            吃细菌没什么不了的。酸奶爱好者每天摄入大量负责发酵的细菌。未来宇航员可能食用的细菌食品也广泛用于畜牧业饲料,具有基本的安全性。与此同时,为了给食物生长提供一个更安全的环境,科学家们还试图利用特殊微生物在普通微生物无法忍受的环境中生产食物。例如,他们将实验装置的温度提高到70摄氏度。在这种温度下,普通的微生物会被杀死,但是科学家们选择的底栖动物不仅可以在这种环境中过上幸福的生活,还可以生产出对脂肪更友好的食物。——的蛋白质含量提高到61%,脂肪含量降低到16%。然而,由于运送肥胖宇航员将消耗更多的承载能力,当世界各地的人都不普遍肥胖时,肥胖的人似乎没有希望去天堂。

            然而,目前还没有实质性的计划让载人登陆火星进入实施阶段,这项研究的目的也是为将来可能的应用保留技术。因此,宇航员暂时不需要担心他们饮食中粪便蛋白酱的选择。

            肥水不流外人田

            事实上,在国际空间站工作过的宇航员,经过一点心理建设,也许能够接受粪便产生的食物,因为他们在太空中已经喝了很长时间尿产生的水。

            肯尼迪航天中心的工作人员正在向媒体展示将被运送到国际空间站的水循环系统。(图片来源:美国国家航空航天局)

            2008年,奋进号航天飞机在退役前向国际空间站交付了价值2.5亿美元的水循环系统。该系统的功能是收集宇航员排出的尿液、蒸发到空气中的汗水和呼出的水蒸气,并在净化后产生饮用水。经过一段时间的测试,该系统产生的饮用水样本被发现号航天飞机送回地面。经过测试,美国宇航局认为该系统的工作条件令人满意,生产的饮用水可以安全使用。从那以后,宇航员开始喝回他们排出体外的水。它真的很丰富,水不会流到外面的世界。

            国际空间站宇航员高兴地引用尿液净化中的纯净水。

            (图片来源:美国宇航局)

            此外,粪便还有其他潜在的用途。在中国农村地区,建造沼气池以利用人畜粪便生产甲烷燃料是一种绿色能源。在美国国家航空航天局支持的另一项研究中,佛罗里达大学的研究人员研究了利用宇航员粪便产生甲烷的可能性,甲烷然后可以用作航天器的燃料。这项研究希望,当月球表面将来建成一个长期载人基地时,月球沼气池产生的甲烷能为宇航员提供足够的能量来驱动宇宙飞船返回地球。通过这种方式,它们可以在离开时为旅途添加足够的“油”,而回程的“油”是由它们的消化道和各种微生物携手产生的。通过实验,研究人员发现人类排泄物不仅能产生甲烷,还能产生大量的水。当然,研究人员并不打算将这些水重新注入宇航员的嘴里,而是计划通过电解产生氢气和氧气作为备用气源。

            参考:

            https://news . ufl . edu/archive/2014/11/process-convert-human-waste-to-rocket-fuel . html

            https://news.psu.edu/story/502406/2018/01/25/微生物-may-help-航天员-transform-human-waste-food

            https://www.popsci.com/astronaut-poop-microbe-food/

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