肥水不流外人田：NASA竟想让宇航员在太空吃大便！

享受完大自然的召唤后，轻轻按下马桶按钮，然后以一种清新的方式回到正常的工作生活——这是大多数人完成回归谷物世界工作的过程。该建筑的上下水系统以及城市的排水和污水处理系统将处理我们排放的废物，并使其回归自然。然而，在太空中，地面上常见的一切都会变得相当复杂，上厕所也不例外。

几天前，有“善行”的科学家提出了变废为宝的想法，希望宇航员排出的东西经过处理后能回到宇航员的嘴里。当然，科学家不希望宇航员直接吃粪便。正是细菌和微生物使粪便变得有价值。

食物短缺的漫长旅程

目前，唯一能支持宇航员长时间留在太空的航天器是国际空间站。在那里，货船会定期停靠，运送需要的物资。然而，除了SpaceX在美国的货运龙飞船，所有其他货运飞船都没有强大的向下运载能力。当飞船运送完货物返回地面时，它将直接在大气中燃烧。然而，事实上，这些货船并没有空手而归--宇航员把他们的粪便装进货船，然后和船一起把它们变成天空中的流星。在包装之前，粪便将经过酸性和强氧化性物质的稳定处理，并将被干燥。尽管粪便在被丢弃之前经历了一个相对复杂的过程，但国际空间站并没有一个能够将粪便变成财富的装置。毕竟，地球近在咫尺，新的供给可以不断地从地面运送。

国际空间站上的厕所。(图片来源:美国航天局)

然而，如果你想离开低地球轨道，前往火星或更远的地方，食物供应将成为一个问题。通过转移轨道飞往火星大约需要九个月。对于首次登陆火星的宇航员来说，没有“宇宙尽头的餐馆”欢迎他们。在一个贫瘠的世界里，他们必须依靠从地球上带来的补给才能在火星表面生活，他们还必须依靠这些补给来完成他们的返程，这也是将近九个月的时间。由于技术条件或财政限制，他们在这次长途旅行中可能很难从地球获得二次补给。

也许你会说，让宇宙飞船携带更多的补给还不够吗？然而，就目前的空间运载能力而言，即使是表面最坚固的猎鹰重型火箭理论上也只能将16.8吨的载荷送入火星轨道。在7788年，当可用的运载能力被飞船的各种设备和宇航员自己消耗掉之后，可以运载的食物的重量就非常有限了。

因此，在太空飞行中，材料被回收用来生产食物。这变得非常必要。除了去火星，当人类飞得更远，到太阳系边缘，甚至飞出太阳系时，这项工作可能会变得更加重要。

让细菌帮忙

在目前的解决方案中，许多科学家和技术人员已经提出在太空中种植植物。这个计划的发展相对成熟。中国的天宫二号已经进行了在太空种植蔬菜的实验。然而，植物提供的蛋白质和脂肪相对有限，不能支持合理的饮食结构。为了生产更多富含蛋白质的食物，科学家们正在关注人类粪便。毕竟，它含有大量的氮和碳，这在理论上使得合成蛋白质食品成为可能。

当然，如果你允许宇航员在太空中直接吃粪便，这不仅不能补充营养，而且会让公众不再把宇航员视为他们梦想的工作。

在一项由美国国家航空航天局资助、宾夕法尼亚大学研究人员完成的研究中，科学家们发现了一种细菌，这种细菌会与人类相爱并相互杀死，从而将粪便变成财富。他们制作了一个管桩实验装置，并在装置中放入了一种化学性质与人类排泄物相似的实验替代品(没有人想在实验室里发臭)。同时，他们还加入了两种细菌。这两种细菌，一种负责通过厌氧消化过程从粪便中产生甲烷和含氮气体，而另一种利用这两种气体作为食物来进一步生产蛋白质和脂肪。最后，宇航员吃了这些细菌产生的食物。在目前的实验中，这种食物看起来像龟苓膏或魔芋，它的味道应该不会太差。这种食物含有52%的蛋白质和36%的脂肪，营养比例看起来很好。

吃细菌不是什么大事。酸奶爱好者每天都会摄入大量的细菌来发酵。宇航员将来可能食用的细菌食品也广泛用于畜牧业饲料，并且具有基本的安全性。与此同时，为了给食物的生长提供一个更安全的环境，科学家们还试图使用特殊的微生物在普通微生物无法忍受的环境中生产食物。例如，他们将实验装置的温度提高到70摄氏度。在这种温度下，普通的微生物会被杀死，但科学家选择的底栖动物不仅能在这种环境中过上幸福的生活，而且还能生产出对脂肪更友好的食物——蛋白质含量增加到61%，而脂肪含量减少到16%。然而，由于运送肥胖的宇航员将消耗更多的运载能力，当世界各地的人普遍不肥胖时，肥胖的人似乎不太可能去天堂。

然而，目前还没有载人登陆火星进入实施阶段的实质性计划。这项研究的目的也是为将来可能的应用保留技术。因此，宇航员暂时不必担心在他们的饮食中选择粪便蛋白酱。

水和肥料不会流入外人的田地。

事实上，在国际空间站工作过的宇航员经过一点心理建设后，也许能够接受粪便产生的食物，因为他们在太空中已经喝了很长时间的尿液产生的水。

肯尼迪航天中心的工作人员正在向媒体展示将被运送到国际空间站的水循环系统。(图片来源:美国航天局)

2008年，奋进号航天飞机在退役前向国际空间站交付了一个价值2.5亿美元的水循环系统。该系统的功能是收集宇航员排出的尿液、蒸发到空气中的汗水和呼出到空气中的水蒸气，并在净化后生成饮用水。经过一段时间的测试，该系统产生的饮用水样本被发现号航天飞机送回地面。经过测试，美国宇航局认为该系统的工作条件是令人满意的，生产的饮用水可以安全使用。从那以后，宇航员开始喝回他们排出体外的水。它真的很丰富，水不会流向外面的世界。

国际空间站上的宇航员正愉快地喝着从尿液中提纯的纯净水。

(图片来源:美国航天局)

此外，粪便还有其他潜在用途。在中国农村地区，建造沼气池从人畜粪便中生产沼气燃料是一种绿色能源。在另一项由美国宇航局支持的研究中，佛罗里达大学的研究人员研究了利用宇航员粪便产生甲烷的可能性，这种甲烷可以用作宇宙飞船的燃料。这项研究希望，将来当月球表面建成长期载人基地时，月球甲烷罐产生的甲烷能够为宇航员提供足够的能量，驱动宇宙飞船返回地球。这样，它们可以在离开时为旅程添加足够的“油”，而回程的“油”是由它们的消化道和各种微生物携手产生的。通过实验，研究人员发现人类排泄物不仅能产生甲烷，还能产生大量的水。当然，研究人员并不打算将这些水重新注入宇航员的嘴里，而是计划通过电解产生氢气和氧气作为备用气源。

最初的标题是“美国宇航局想让宇航员在太空中吃大便”

参考内容:

https://news . ufl . edu/archive/2014/11/process-converts-human-waste-to-rocket-fuel . html

http://news . PSU . edu/story/502406/2018/01/25/microters-may-help-arbitrates-transform-human-waste-food

https://www.popsci.com/astronaut-poop-microbe-food/