未來火星旅程食物從哪來：尿液種植的西紅柿你吃不吃？

這樣一個裝有大量尿液的實驗室卻沒有任何令人不悅的氣味。

探索火星的宇航員需要的不僅僅是蛋白質能量棒

儘管味道稍微有點苦，但這些西紅柿完全是可食用的

當你走進位於科隆的德國航空航天中心，步入植物生理學家Jens Hauslage的辦公室時，首先會看到一個裝滿了尿液的水族缸——就放在辦公桌上。水族缸周圍堆滿了書籍、圖表和科研論文，使原本就不大的房間顯得更加局促。

在水族缸中央豎著兩根高約1米的透明塑料管，其頂部都伸出一棵枝繁葉茂，看起來很健康的西紅柿，已經可以看到正在盛開的花和幾個亮紅色的果實。這些西紅柿的皮有點韌，味道稍微有點苦，但的確是可供食用的健康食品，儘管口感上還無法和最好的品種相媲美。這種口感上的不足或許與它們的種植方法有關。這些西紅柿是專門為了太空種植而培育的。裝滿尿液的水族缸、塑料管和西紅柿都是在一顆衛星上進行實驗的原型，而實驗的目的便是證明西紅柿可以在月球或火星上成功種植，正在進行的這項奇怪實驗或許能為未來的火星探險旅程提供食物。

目前，國際空間站上幾乎所有的食物都來自從地球發射的貨運飛船，宇航員只在太空中用水培法獲得了少量生菜和捲心菜葉片。另一方面，國際空間站上所用的水大部分都來自宇航員的尿液。利用一個複雜的處理系統，空間站中的洗澡廢水、汗液和廁所廢水幾乎全部被循環利用。今天的尿液處理之後就變成明天的咖啡。

不過，如何利用宇航員尿液中寶貴的礦物質來種植食物呢？如果人類要前往月球或火星，必然要在太空中生活很長一段時間，這就需要一種可以自給自足的食物供應模式。「你需要的不只是蛋白質能量棒，」Hauslage說道，「地球是一個閉合的生物學系統，植物製造氧氣，提供食物，動物和土壤中的微生物完成降解過程，」Hauslage說，「沒有這些系統，可持續的長期生命維持系統就無法存在。」

在他的實驗室中，大量的尿液在水桶、漏斗和水管中流動。大部分尿液是人工製造的——這樣科學家就能掌握實驗中確切的化學組成——也有一些來自人類志願者。實驗室牆壁上有許多灰色的塑料排水管，連接著裝滿尿液的塑料箱。在房間的正中，還有更大的塑料管連接著裝滿尿液的大塑料桶。

「較小的塑料管能處理一個人一天的尿液量，」Hauslage解釋道，「較大的塑料管則能夠處理4到6個人的尿液量。」每根塑料管里都裝滿了浮石——含有許多空隙的固體熔岩——裡面生長著大量細菌。這些微生物能從流經塑料管的尿液中獲取營養，其中一些微生物能將氨轉化為亞硝酸鹽，另一些則能把亞硝酸鹽轉化為硝酸鹽——植物生長所需的肥料。

這是一個人工控制的、實驗室版本的氮循環，類似過程在地球的土壤和水體無時不刻不在發生著。除了尿液，這個閉合的生物學系統還能用來處理食物殘餘或凋落的枯葉。有趣的是，這樣一個裝有大量尿液的實驗室卻沒有任何令人不悅的氣味。「尿液降解為二氧化碳和氨的過程其實非常快，」Hauslage說，「我們的過濾器里細菌的活動也非常快。」

德國航空航天中心的科學團隊正準備將這項技術帶到太空。今年晚些時候，德國航空航天中心將發射「Eu:cropis」任務，這是一顆1米見寬的圓柱形衛星，裡面設有兩個微型溫室。事實上，「Eu:cropis」就是眼蟲藻（Euglena）和「太空中複合再生有機食物的生產」（Combined Regenerative Organic Food Production in Space）兩個片語的複合縮寫。

Eu:cropis將通過SpaceX的獵鷹9號火箭送上地球軌道，衛星上將攜帶西紅柿種子、一個裝有合成尿液和細菌群落的水缸。這顆衛星將利用自轉來為第一個溫室模擬月球重力，六個月後，當第二個溫室啟用時，衛星將提高自轉速率，以模擬火星重力。

西紅柿最初所需的氧氣將來自眼蟲藻群落，隨著植株的生長，西紅柿產生的氧氣很快就會多於二氧化碳。「在發射之後，我們會旋轉衛星並為該系統提供水分，」Hauslage說，「西紅柿發芽之後，我們會提供尿液，使西紅柿生長並結果。」

科學團隊將用16台攝像機對西紅柿的生長過程進行細緻的監控，數據傳回地球的頻率為一天4次。儘管這不是在太空中第一次種植西紅柿，但Eu:cropis卻是第一顆專門用於在密閉系統中培育食用植物的衛星，如果Eu:cropis任務一切順利，那就為未來在其他行星上種植糧食提供了可能。此外，另一種人類排泄物——糞便——是否也可以利用起來呢？

在電影《火星救援》（The Martian）中，我們看到馬特·達蒙用人類糞便混合火星土壤，以此種出了馬鈴薯。目前，國際空間站上的固體廢物是先打包放到貨運飛船上，最後在地球大氣層中燃燒進行處理的，「作為一位科學家，我覺得糞便並不像尿液那麼有價值，」Hauslage說，「但糞便中含有大量的鉀，這是製造優良肥料所需的元素。」然而，糞便中也含有許多危險的病原體，需要小心進行處理。

無論如何，未來在月球或火星上的人類殖民地中，很可能任何東西都會得到充分的利用——一切都將是可循環的。當然，想要在一個遙遠的行星上養活幾十個人，毫無疑問都是巨大的挑戰，「你需要大量的卡路里，因此你必須生產大量的馬鈴薯、黃瓜、西紅柿等，你還需要蛋白質和油脂，」Hauslage說道。相對來說，油脂的生產將會更為困難，但Hauslage的團隊已經在著手研究，「我們正在進行一個實驗，用尿液作為藻類的培養液，而這些藻類可以用來生產油脂。」

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