航天员如安在天际中艰苦创业？约略不错“吃”小行星！

转自：中国科协

科技马上发展的今天，长时间的天际旅行对东说念主类来说依然瑕瑜常贫困的，除了幽闭的小空间可能会对航天员带来神志毁伤以外，航天器有限的载重如安在东说念主员、水、空气以及食物之间取得均衡亦然一个很大的问题。

航天员的食物从那处来？

如若这些维系生命所必需的物资全王人由地球补充的话，不仅意味着盛大的资本，也意味着咱们对天际的探索注定无法走远……举个例子，根据一项科学商酌，六位航天员实行一次火星任务，其食物需求将会重达 12 吨（不含包装净重），而即使是输送资本较低的 SpaceX，其每千克载重的资本也高达 2720 好意思元。

如若说载东说念主探索火星还属于咱们咬咬牙就能够达到的水平，那异日要探索木星、土星这种更远处的行星，致使是外太阳系，其资本将会高到全王人无法承受的地步，况兼补给的时效性也会格外低下。

正因如斯，东说念主们对天际食物的商酌从未停驻脚步，比如在现在条目下最容易完了的天际农场，即获胜在空间站或航天器中栽植植物并得益食物，依然在中国和好意思国的两个空间站内进行了屡次实验，并依然在天际中培育出了多种蔬菜，好意思国航天员致使早已在天际吃到了他们种下的生菜、胡萝卜和辣椒等蔬菜。

中国空间站上产出的蔬菜。图片来源：CCTV

除了蔬菜以外，东说念主们还试图在天际中生息藻类、蘑菇以及虫豸等，但这些生息或栽植成立王人需要进行复杂的设想和永恒的珍重来模拟地球生态系统，智商让动植物们在成立中正常滋长，若要作念到在天际中完了食物艰苦创业，现在的成立产量还远远不够，还需要加多成立体积和数目，这无疑会占据多半航天器空间。

外洋空间站上进行蔬菜栽植的成立（Veggie）

NASA右图：外洋空间站中栽植出来的辣椒。图片来源：ISS Research

为了寻找愈加方便又省俭空间和资本的标准，有科学家将看法投向了小行星：从小行星斥地有机物，经过浅陋处分后喂食给细菌，细菌会消化它们，并酿成东说念主类可食用的有机物。

小行星中也有有机物

东说念主类对小行星的商酌依然进行了数百年，天然其时咱们无法获胜从小行星得到样本，但这并不妨碍它们我方过来找咱们，每年王人会有多半小行星的碎屑陨落到地球上，咱们将其称之为陨石，根据估算，每年陨落的陨石数目高达 1.7 万颗。

经过永恒商酌，科学家们将陨石按照要素分为三大类：石陨石，石铁陨石，铁陨石，并依据陨石中的具体结构和要素，进一步将这三大类陨石分为更多的陨石组，比如，在石陨石之下又按照陨石的结构，将其分为球粒陨石和无球粒陨石，球粒陨石指的等于陨石中存在球状颗粒的类型。据统计，陨落在地球上的陨石中有 86% 王人是球粒陨石。

Allende陨石上的球粒。图片来源：Wikipedia

这些陨石中的球粒被以为在太阳系酿成之初，由星云物资获胜冷却酿成的，它们酿成后由小球粒计议酿成小个头的小行星，小行星们又彼此碰撞滋长，酿成如今太阳系内的岩质行星，而那些未能酿成岩质行星的小行星们则辘集在了小行星带。

根据陨落在地球上的球粒陨石的高比例，不错臆想在小行星带内的绝大部分小行星的要素也王人与球粒陨石近似，况兼由于球粒是太阳系内最陈腐的固体物资之一，关于商酌太阳系早期的历史具有首要路理，科学家们对球粒陨石的商酌格外上心，并对它们的要素结构进行了详备分析。

他们将球粒陨石分为 15 个不同的陨石组（CI，CM，CO，CV，CK，CR，CH，CB，H，L，LL，EH，EL，R和K），其中以 C 源流的被归为碳质球粒陨石，在这些陨石中含有浓度格外高的有机化合物，有些陨石中有机物可能占其分量的 5% 控制。

其中，被商酌得很深的碳质球粒陨石包括默奇森陨石（Murchison）和塔吉什湖陨石（Tagish Lake），科学家们在它们中发现了包括酮、烷烃、羧酸、氨基酸、甲烷以及多环芳烃在内的多种小分子有机物，然则其中绝大部分有机物王人是大分子有机物，默奇森陨石和塔吉什湖陨石的主要有机物要素见下图。

默奇森陨石和塔吉什湖陨石的主要有机物要素。图片来源：作家好处

这些有机物在刚被发现的时候，激励了民众欢跃，东说念主们纷纷敬佩在外星存在生命，致使就连地球上的生命也王人来自外星，因为其时东说念主们以为只好生命历程智商酿成有机物。然则很快，经过详备的商酌发现，在天然情状下，化学反映也能酿成有机物，比如氨基酸的酿配置仅需一些浅陋的无机物：

由浅陋无机物酿成氨基酸（最右侧化学式）的化学反映方程式。图片来源：Wikipedia

此外，这些有机物均由天然的化学反映酿成的凭据还包括：陨石和地球上的同种有机物在分子结构上是存在互异的，很多王人是同分异构体（分子式琢磨，结构不同）；手性不同，陨石中的有机物既有左旋，也有右旋，但地球上由生命酿成的有机物王人只好左旋结构。

氨基酸的手性清晰图，它们的结构镜像对称，然则无法通过平移重合到全部。图片来源：Wikipedia，作家

况兼跟着科技的朝上，科学家们也开动在远处的星云中发现了有机物的信号，这一切王人在告诉咱们，有机物在天地中是平常存在的。时于本日，陨石中、天地中存在有机物这件事依然成为科学界的知识。

何如智商“吃掉”小行星？

由于这些陨石中含量最大的有机物王人是一些近似塑料的大分子有机物，获胜“吃”细目是不试验的，因此科学家们鉴戒了一个最新完了的塑料微生物处分实验。在这个实验中，东说念主们将塑料热解（400℃-900℃），让大分子的长链有机物松懈酿成一系列低分子量的碳氢化合物，然后应用细菌处分这些碳氢化合物，戒指发现细菌能正常消化这些碳氢化合物，并多半生息。

科学家们以为，异日航天员也不错应用热解的形式处分斥地出来的富含碳质球粒的小行星矿物，然后应用细菌消化这些物资，由于细菌滋长速率极快，它们将会源源链接的为航天员提供饱和的食物。

此外，就在本年，还有科学家通过实验发现，如若获胜将陨石打碎成粉，在缺氧条目下，假单胞菌科的一些细菌致使能获胜应用这些陨石粉末生涯并永恒生息下来。

这些实验王人解说，先应用细菌“吃”小行星，东说念主再“吃”细菌产生的生物资，这可能是一个远景深广的天际食物有野心。

为了搞明晰小行星能提供若干有机物，科学家们以小行星（101955）贝努（Bennu）为例进行了诡计。小行星贝努是东说念主类现在依然登陆并取回样本的两颗小行星之一，另一颗为小行星（162173）龙宫（Ryugu），贝努的直径小于 500 米，质料为 7760 万，且其要素与碳质球粒陨石要素同样。

小行星贝努。图片来源：Wikipedia

经过诡计，他们发现，仅小行星贝努在最低后果情况下产生的生物资，饱和 631 位航天员一年的食物耗尽，而在最高后果的情况下，饱和 17000 位航天员一年的食物耗尽。

通过换算后科学家发现，在最低后果情况下，为了供应一位航天员一年的食物需求，需要处分大要 16 万吨小行星矿物；在最高后果情况下，则仅需处分 5000 吨小行星矿物。

通过诡计得到的小行星贝努能提供的最低（橘色方框）和最高（红色方框）食物量。图片来源：参考文件[1]

天然这个商酌看上去很有前途，但异日的航天员如若确切在实行永恒任务时必须以细菌为生的话，这若干惨了点吧？

异日还需更多探索

发现小行星动作异日航天员食物来源的潜在价值不仅是对传统天际食物供应体系的一次校正，更是东说念主类符合顶点环境、完了星际旅行梦念念的要紧一步。

天然，将小行星改换为食物来源仍濒临诸多时间挑战与伦理考量，让咱们以绽开的心态和不懈的致力，不竭在这条充满未知与古迹的天际探索之路向前行。约略在不远的将来，小行星将不再只是是天地中的颓唐旅者，而是东说念主类探索天地的亲密伙伴。

参考文件

Pilles E, Nicklin R I, Pearce J M. How we can mine asteroids for space food[J]. International Journal of Astrobiology, 2024, 23: e16.

计划制作

出品丨科普中国

作家丨地星引力