保障太空生活的三种方法

　　如何对航天员的太空生活提供保障？目前人们所能想到的有三种方法。第一种方法是自带所需物资，这是目前所有载人航天器所采用的方法。这种方法成本很高，升空的时候要携带大量生活必需品，返航的时候要携带粪便和其他生活垃圾。第二种方法是就地取材在外星上获得物资。这种方法所需的技术要求很高，目前还没有什么实际进展，近50年都难以完成。

　　现在的太空旅行大多只有几天，对于一直在太空中停留的载人国际空间站，也需要3个月补给一次物资。如果要进行外星探索，比如飞往火星，那时间就很长了。火星距离地球最近距离有5500万公里，最远距离则有4亿公里。2011年发射到火星的“好奇”号火星车，经历了10个月才抵达了火星。如果载人航天器飞往火星，飞行时间肯定会超过1年，往返就得2年。由于中途不能补充饮食，如果全部饮食自带，至少得准备6吨饮食，还得有个巨大的卫生间来处理和承载2年航程中所产生的粪便。

　　从目前的技术和航天成本来看，载人火星探索光是吃喝拉撒就很艰难了。难道就没有别的办法了？有！这就是太空生命保障的第三种方法：受控生态生保系统。

　　带着生物去太空旅行

　　开展长时间、远距离和多乘员的载人深空探测和外星移民与开发，是未来航天技术发展的必然方向，而建立受控生态生保系统是解决其生命保障问题的根本途径。所谓受控生态生保系统，其实就是一个封闭的“太空农场”。在这个“农场”中，航天员的大小便和部分生活垃圾经过微生物的分解发酵之后，可以作为植物的肥料。植物可以直接作为航天员的素食，也可以作为“农场”中动物的饲料，这些动物则可以成为航天员的肉食。更为重要的是，植物还可以为航天员和动物提供所需的氧气，而航天员和动物呼出的二氧化碳则可被植物吸收，通过光合作用合成有机物质。植物吸收航天员的尿液后，还可以通过蒸腾作用把尿液部分转化为水蒸气，冷凝后就可以成为干净的饮用水。

　　从受控生态生保系统的物质循环过程可以看出，在理想状态下，未来的太空旅行不需要携带太多的饮食，只需要携带一些植物种子和不同性别的动物幼体，另加少量的应急饮水和食物，就可以在太空中长期漫游了。未来的太空飞船很可能就像是传说中的诺亚方舟，其中承载了不少生物。这些生物不但是航天员的伙伴，也是航天员的食物。未来的航天员将拥有多重身份，他们不仅是航天员、科学家和探险家，还是会在太空舱中种地的“太空农民”。当然，受控生态生保系统的相关技术不仅适用于太空舱，也适用于外星基地。

　　多国开发太空农场

　　近几十年来，国外一些发达国家一直没有间断过对太空农场可行性的研究。早在20世纪60年代，美国和苏联就开始了太空农场的研究，在空间植物培养等方面开展了大量研究。1972年，苏联科学家首次尝试建造了受控生态生命保障系统，完成了“生态圈3号”的建造，这个1033平方米的圈地位于西伯利亚，可供3人生存。

　　1989年，美国宇航局在开始生命保障系统实验，首先建造的“生态之家”。这是一个形似太空舱的建筑，里面也有两个房间，一个房间种植植物，一个房间有人进行科学研究。1991年，美国亚利桑那州图森市建造了“生态圈2号”（Biosphere 2），这是当时最大的受控生态生命保障系统。其中种植了精心挑选的3500种植物，放养了猪、羊、鸡等300种动物，以及昆虫、微生物。遗憾的是，这个实验以失败告终。这也说明，生命要长期融入太空，绝非简单的事情。

　　1994年，我国在载人航天工程启动后不久就开始了太空农场的相关研究工作。经过近20年的发展，从最初的概念研究起步，逐步建成了受控生态生命保障技术实验室。在经过多次成功的植物密闭试验后，我国首次让试乘员于2012年11月进入密闭的受控生态生保系统。我国已经建成了“天宫一号”空间站，还将建设更多“天宫”系列空间站，未来的太空农场试验将从地面转移到空间站中。

　　未来去火星看日出

　　如果受控生态生保系统技术发展成熟，那么人类就有希望未来在月球或是火星上，人工构造一个“小地球”。科学家认为，将来外星农场也很可能是建成球冠状，利用其外面可以转动的反射镜调节室内温度。英国英格兰南部的“伊甸园”半密闭式生态生保系统，就是这样一片球冠状建筑，其中栽种了4000多种植物。

　　科学家预测，如果吃喝拉撒的问题能得到很好的解决，第一批外星移民可能在50年内出现。美国民营航天公司SpaceX执行总裁埃隆·马斯科就表示，未来他们将在火星表面建造8万人的移居基地。目前，他们也在进行密闭生态系统的试验。可以预计，外星移民潮可能在我们大多数人的有生之年中涌现。到了那时，去火星看日出将成为新的旅游热潮。　　 阿碧