享受完大自然的召喚后，輕輕按動(dòng)馬桶按鈕，繼而神清氣爽的回到正常的工作生活中——這是大多數人完成五谷輪回工作的流程。樓宇的上下水系統和城市的排水與污水處理系統，則會(huì )將我們排出的廢棄物進(jìn)行處理后交還給自然。然而，在太空之中，地面上司空見(jiàn)慣的一切都會(huì )變得相當復雜，上廁所也不例外。

　　日前，有“好事”的科學(xué)家，打起了變廢為寶的主意，竟然希望宇航員排出去的東西經(jīng)過(guò)加工后，能夠重新回到宇航員的嘴中。當然，科學(xué)家們并非是要讓宇航員們直接吃便便。使大便變廢為寶的，正是讓我們又愛(ài)又恨的細菌微生物。

　　一趟食物短缺的遠門(mén)

　　目前，唯一能支持宇航員在太空中長(cháng)時(shí)間駐留的航天器是國際空間站。在那里，貨運飛船會(huì )定期造訪(fǎng)，運來(lái)所需要的補給。但除了美國SpaceX的貨運型龍飛船之外，其他的幾種貨運飛船都沒(méi)有較強的下行運載能力，飛船在送完貨返回地面的過(guò)程中，會(huì )直接在大氣層中焚毀。不過(guò)實(shí)際上，這些貨運飛船也不是空手而歸——宇航員們會(huì )將他們的便便打包放進(jìn)貨運飛船中，與飛船一同化作天際中的流星。在打包前，便便會(huì )經(jīng)過(guò)酸性與強氧化性物質(zhì)的穩定處理，還會(huì )被烘干。雖然便便在被拋棄前，要經(jīng)歷相對復雜的處理過(guò)程，但國際空間站并沒(méi)有將便便變廢為寶的裝置。畢竟地球近在咫尺，新的補給能夠源源不斷的由地面送來(lái)。

國際空間站上的廁所。

　　然而，如果你想離開(kāi)近地軌道，往火星甚至更遠的地方進(jìn)發(fā)，食物供給就會(huì )成為一個(gè)問(wèn)題。通過(guò)轉移軌道去往火星的飛行大概需要將近9個(gè)月的時(shí)間。對于最初登陸火星的宇航員，到達火星之后并沒(méi)有“宇宙盡頭的餐館”能為他們接風(fēng)洗塵。在一片荒蕪的世界中，他們要依靠從地球帶來(lái)的補給在火星表面生活，還要依靠這些補給完成為期同樣為將近9個(gè)月的回程。由于技術(shù)條件或是經(jīng)費的限制，在這個(gè)漫漫旅程中，他們可能很難得到來(lái)自地球的二次補給。

　　可能你會(huì )說(shuō)，讓飛船多攜帶一些給養不就可以了嗎?然而對于現在的航天運載能力來(lái)說(shuō)，即便是目前地表最強的獵鷹重型火箭，也只能在理論上將16.8噸的載荷送到火星軌道。這可用的運載能力被飛船的各種設備和宇航員本身消耗的七七八八后，能夠搭載食品的重量也就非常有限了。

　　于是，對物質(zhì)進(jìn)行循環(huán)利用，在太空飛行中產(chǎn)生食品。就變得相當有必要了。除了去往火星，未來(lái)當人類(lèi)飛的更遠，去往太陽(yáng)系邊緣甚至飛出太陽(yáng)系時(shí)，這項工作的重要性也許會(huì )變得更高。

　　讓細菌來(lái)幫忙

　　在目前的解決方案中，有不少科學(xué)家和技術(shù)人員提出在太空中種植植物。這種方案發(fā)展的相對成熟，我國的天宮二號就曾經(jīng)進(jìn)行過(guò)太空種菜的試驗。但植物提供的蛋白質(zhì)和脂肪相對有限，不能支撐一個(gè)比較合理的膳食結構。為了產(chǎn)生蛋白質(zhì)更為富集的食品，科學(xué)家們盯上了人類(lèi)的便便。畢竟，那里面含有大量的氮元素和碳元素，理論上具備合成蛋白質(zhì)食物的可能。

　　當然，如果你讓宇航員直接在太空吃便便，不但起不到補充營(yíng)養的作用，還會(huì )讓普羅大眾不會(huì )再把宇航員當做夢(mèng)想中的職業(yè)。

　　在NASA資助美國賓夕法尼亞大學(xué)的科研人員完成的一項研究中，科學(xué)家們找到了與人類(lèi)相愛(ài)相殺的細菌來(lái)完成變糞為寶的工作。他們制作了一個(gè)管樁的實(shí)驗裝置，將與人類(lèi)糞便化學(xué)性質(zhì)類(lèi)似的實(shí)驗替代品(誰(shuí)都不想實(shí)驗室臭氣熏天)裝入裝置之中，同時(shí)還放進(jìn)去了兩種細菌。這兩種細菌，一種負責通過(guò)厭氧消化過(guò)程，從糞便中產(chǎn)生甲烷和含氮氣體，而另一種則以這兩種氣體為食物，進(jìn)一步產(chǎn)生蛋白質(zhì)和脂肪。最終，宇航員們食用的就是這些細菌所生產(chǎn)的食物。在目前的實(shí)驗中，這種食物的性狀看起來(lái)像是龜苓膏或是魔芋塊，口感應該不會(huì )太差。這種食物里含有52%的蛋白質(zhì)和36%的脂肪，看起來(lái)營(yíng)養比例也不錯。

　　吃細菌并不是什么大不了的事情，酸奶愛(ài)好者們每天都將大量承擔發(fā)酵工作的細菌攝入體內。未來(lái)可能供宇航員們食用的細菌食物，目前也廣泛被運用于畜牧業(yè)的飼料中，具備基本的安全性。同時(shí)，科學(xué)家們?yōu)榱颂峁└影踩氖澄锷L(cháng)環(huán)境，還嘗試了在一般微生物難以耐受的環(huán)境下使用特別的微生物來(lái)生產(chǎn)食物。例如，他們將實(shí)驗裝置的溫度提高到了70攝氏度。在這樣的溫度下，一般的微生物都會(huì )被殺死，但科學(xué)家們選擇的棲熱水生菌，不但能在這種環(huán)境下愉快的生活，還能生產(chǎn)出對于胖子更加友好的食物——蛋白質(zhì)含量被提高到了61%，而脂肪含量下降到了16%。不過(guò)，由于運輸胖子宇航員會(huì )多消耗一些運載能力，在全世界人民沒(méi)有普遍發(fā)胖的情況下，胖子上天的希望似乎不大。

　　不過(guò)，目前還沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的載人登陸火星計劃進(jìn)入實(shí)施階段，這項研究的目的也是為未來(lái)的可能應用儲備技術(shù)。因此，宇航員們暫時(shí)不用擔心自己的食譜里出現便便蛋白質(zhì)醬這個(gè)選項了。

　　肥水不流外人田

　　實(shí)際上，在國際空間站工作過(guò)的宇航員，可能稍微進(jìn)行一些心理建設后，就能接受糞便產(chǎn)生的食物，因為他們已經(jīng)在太空中暢飲了很久尿液產(chǎn)生的飲水。

肯尼迪航天中心的工作人員正在向媒體展示即將運往國際空間站的水循環(huán)系統。

 

　　2008年，在航天飛機還未退役的年代，奮進(jìn)號航天飛機將一套價(jià)值2.5億美元的水循環(huán)系統運抵國際空間站。這套系統的功能是收集宇航員們的排出的尿液、蒸發(fā)到空氣中的汗液和呼出到空氣中的水蒸氣，經(jīng)過(guò)凈化處理后生成可飲用的水。在測試了一段時(shí)間后，系統產(chǎn)生的飲用水樣本被發(fā)現號航天飛機運回地面。經(jīng)過(guò)檢測，NASA認為系統的工作狀況是令人滿(mǎn)意的，產(chǎn)生的飲用水可以安全使用。自那之后，宇航員們就開(kāi)始將自己排出體外的水又喝回來(lái)，真真是肥水不流外人田。

國際空間站宇航員正在快樂(lè )的引用由尿液凈化得到的純凈水。

　　除此之外，糞便還有別的潛在用處。修沼氣池，從人和牲畜的糞便中產(chǎn)生甲烷燃料，是中國農村地區一種綠色的能源來(lái)源。而在NASA支持的另一項研究中，美國佛羅里達大學(xué)的研究人員研究了利用宇航員糞便產(chǎn)生甲烷，進(jìn)而將甲烷用作飛船燃料的可能性。這項研究希望未來(lái)月球表面建成長(cháng)期有人駐留的基地后，月球沼氣池產(chǎn)生的沼氣可以為宇航員們駕駛飛船返回地球提供足夠的東西。這樣，他們在出發(fā)時(shí)加夠去程的“油”就可以了，回程的“油”則由自己的消化道與各種微生物攜手產(chǎn)生。通過(guò)實(shí)驗，研究人員們發(fā)現通過(guò)人類(lèi)排泄物不但能夠產(chǎn)生甲烷，順便還能產(chǎn)生不少水。當然，研究人員們并不打算把這種水再灌進(jìn)宇航員嘴里，而是計劃通過(guò)電解產(chǎn)生氫氣和氧氣，作為后備的氣體來(lái)源。
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