魚:太空生存的法寶

人類未來有可能在太空中生活嗎?宇宙中並沒有水、陽光和空氣這三個人類生存必備的條件,是生命的禁區。因此,為了實現在太空生存,人類要通過科技創造各類生存條件,在這個過程中,需要突破很多嚴苛的考驗。

生命在太空怎麼生存?

“地外生存”的“生物再生生命保障”研究是人類要為未來人類在太空長期生存而進行實驗的研究。要實現這個目的,首先就需要了解在太空條件下,物質有什麼特殊運動規律,人類如何生活?只有把這些規律摸清楚,才能實現我們未來長期在太空生存的目標。

魚:太空生存的法寶

比如,在電影《火星救援》中就對這種高挑戰性的人類生存有生動的描述。宇航員在40天的極限生存期裡,利用火星土壤和人的排洩物在艙內種植土豆,燃燒無色的可燃液體聯氨生成水,以此來維持站內水和空氣的循環。

為了弄清楚太空環境下的食物供應問題,科學家進行了多種太空中人類的生存實驗,主要包括:植物實驗,看植物怎麼生長,例如種子的發育過程,還有就是看植物在太空中怎樣一代一代繁衍下去;另外一個是動物研究,主要研究整個微重力環境對動物的神經系統及運動功能有什麼影響,甚至對它們的骨骼和肌肉有什麼影響。這類試驗統稱為地外生存試驗。

地外生存的嘗試

最早的地外生存系統是前蘇聯在1972年提出的。它是一個叫做Bios-3的系統,這個系統較為簡單,只有人與植物兩個生物鏈環,而水和大部分營養物質都由艙外提供,艙內植物僅負責製造氧氣和一部分食物。1973年,Bios-3首次完成了23個人,連續180天的生存實驗,且最終證實瞭如果能夠按照生態系統的原理定量計算和設計,就能夠實現物質循環的人造生態系統。

後來,世界各國先後加入了這一領域的研究。美國建立了由人—植物兩環構成的“受控生態生命保障系統(CELSS)”,並完成了4人90天的密閉實驗;歐洲太空局於1989年啟動了“微生態生命保障系統研究計劃”,在系統中引入多種微生物,負責將人類排洩物層層分解為可供植物生長的二氧化碳、富氮培養基、氧氣和水等物質;日本的方案特點是引入了大型動物山羊,一方面生產羊奶為人類提供蛋白質,另一方面消耗系統內作物產生的枯葉和秸稈。

其實,作為地外生存承載空間的宇宙飛船是完全封閉的系統。為了生存,在國際空間站中的所有廢物都必須進行處理和重複利用。比如說,宇航員的尿液都會被收集和處理,最終達到安全的飲用標準。同時,在太空中種植農作物,也需要充分利用人產生的各種廢物作為植物的養料。然而,光有養料是不夠的,植物的生長還需要更多的鈣、鎂、磷和硫。為了滿足植物生長的要求,在飛船上需要攜帶額外的營養素,但這樣便會佔用大量的空間。並且,如果太空旅程比計劃的時間延長,這些營養素也會很快會被用光。因此,一種能夠循環利用,並且長期存在的供給源就顯得非常重要了。

地外生存的法寶是魚?

最近,科學家發現,維持人們漫長的太空生活的關鍵很可能是日常生活中常見的魚。首先,英國和挪威研究人員發現,800萬年前的一次基因變異讓金魚的祖先獲得額外的基因,進化出了“釀酒”功能,這讓它們能在無氧環境中生存很長時間,而除了這些自身生存的硬性條件,科學家發現金魚還有很多適合太空生存的地方。

比如,俄羅斯的科學家在研究中發現,太空旅行中如果帶著鯽魚就可以幫助人類完成生物循環!他們發現鯉魚剩下的部分,包括骨頭、鱗片和內部器官,可以轉化成植物生長所需要的、營養完整的植物養料。因此可以這樣設想,一個寬敞的水族館可以為宇宙空間站的農作物提供肥料,同時也可以為宇航員提供健康的蛋白質來源。

這個神奇的水族館有這樣的工作原理:為了製造這些混合物植物養料,空間旅行者首先必須通過水和氧氣製造出過氧化氫(雙氧水),這將通過交流電來分解人類排洩物和魚的遺留物的方法來提取,過程需要大約3個小時。由此產生的混合物與硝酸結合後,可以產生提供給植物的營養素,就像尿液合成一樣,成為植物合適的“食物”。為了測試這些配方,試驗團隊把這些轉化物“餵給”地球上的小麥植物。180天后,莊稼被收割了,從收穫的數量和質量上看,與日常播種的農作物沒有什麼兩樣。

在實踐中,把魚帶到太空並不是不可實現的。事實上,它已經被實現過。過去,有斑馬魚乘坐宇宙飛船到達空間站,宇航員曾經記錄過這些小魚的生物生存過程。然而,科學家認為要把新的魚種發送到太空中也存在著種種困難。比如,斑馬魚的體型要比鯽魚小得多,因此試驗結果不能完全地用於在太空中養殖鯽魚的參考;除此之外,在沒有水源供應的太空中養魚,還要保證新鮮的水質,尤其是在長時間的太空飛行中,水族缸裡的水要定期清洗和循環使用是很困難的;而最大的困難在於,在沒有任何重力的太空環境下,如何能夠讓水好好地保持在一個水箱裡並流動。

其他問題還包括尚未計算出一次太空旅行需要帶多少條魚,或者吃魚的頻率和次數是怎樣的。養魚,處理它們的排洩物以及將它們的廢棄物用於植物生長,這都需要付出很多努力。至於相比於收穫而言,付出是否值得,對此科學家仍在不斷地努力尋找答案。

隨著科技的進步,也許不久的將來,我們就可以看到太空水族館的誕生啦!


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