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未来的火星殖民者只能吃这些?看来火星的伙食不咋地啊

作者: 发布时间:2019-09-20 11:33

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SpaceX的目标是帮助人类在ag平台官网火星上建立一个能容纳百万人口的城市,但是,这些人都靠吃什么活?(图片:SpaceX)

怎样才能在火星上养活一百万人?一项新研究发现,人造肉、管道栽培作物和蟋蟀养殖场有可能会为我们解决这个难题。

当谈到载人火星任务计划的时候,NASA通常会设定一个只会在火星表面作短暂停留的往返计划。然而,商业太空公司却有着开拓外层太空的目标,SpaceX 的具体目标就是在火星上建立一个人类殖民地。

对于长期火星生活来说,依靠地球的补给飞船并不现实,最实用的策略还是依靠火星上已有的资源生存。研究人员已经确定,人类在火星生存需要五种主要消耗性资源,包括能源、水、氧气、建筑材料和食物,而前四种资源在火星上都可能有着非常丰富的含量。

例如,能源我们有太阳能,还可能会有核裂变反应堆,这些都可以帮助为未来的火星人提供能源,而火星上的冰和含水矿物则是水的来源,二氧化碳可以转化为氧气,火星土壤也可以很容易地制成建筑材料用的砖。

但相比之下,火星上并没有天然的食物,使用器械(比如一个简单的化学反应器)去将火星原料制作成食物也非常困难,研究人员说。

研究报告的主要撰写人、奥兰多中佛罗里达大学的行星科学家基思·坎农(Keith Cannon)在接受采访时说:“食物可能是最难在火星当地制造的东西了,如果你想要自给自足的话,就不能全部靠进口。”

面对这一挑战,科学家们想知道怎样才能实现这个激进目标,在火星上生产足够100万人食用的食物。

坎农说:“我们有和很多人进行合作,他们想在我们的模拟火星土壤中种植植物,这让我们看到了在为未来人类登月或火星任务生产食物方面,科学界正在进行哪些研究。而事实证明,这些研究主要集中在非常低热量的蔬菜上,它们没有考虑到替代蛋白质来源的最新创新。我们提出了这样的一个问题:抛开NASA那种短期任务,要养活一座SpaceX设想的那种百万人口城市需要什么?”

研究人员指出,在火星上饲养农场动物来获取奶制品和肉类在短期内是不现实的,因为将这些动物运送到火星会面临诸多挑战。但同时,他们也注意到大多数人并不想完全吃素。因此,他们认为昆虫养殖场和实验室培育肉类将会是这个问题的解决方案。

研究人员说,昆虫养殖场非常适合制作火星美食,因为昆虫养殖场可以在使用相对较少的水和饲料的前提下,在单位土地上提供大量的卡路里,同时,他们还指出蟋蟀是食用昆虫中最有前景的例子之一,蟋蟀面粉可能会包含在许多不同的食谱之中。

坎农说:“如果人们能克服心理因素的话,那么昆虫就是解决这个问题的办法。”

研究人员说,对于那些不喜欢昆虫的人来说,“细胞农业”——即由实验室培养细胞做成的食物——可以帮助火星上的人们吃上一些他们更熟悉的食物。研究人员说,现在,从藻类到肉类和鱼类,再到无牛牛奶和无鸡鸡蛋,一切都有可能实现,在投资者投入大量资金去完善这种技术之后,一个人造肉饼的成本已经在两年的时间内从32.5万美元降至11美元。

谈到农作物,研究人员说,火星定居地的艺术插画通常都会带有温室,但这些温室可能并不实用。因为火星离太阳太远了,即使是在阳光最充足的赤道,植物接收到的光量也就和它们在阿拉斯加接收到的光量差不多。此外,虽然温室是由透明的玻璃窗构成的,但它们在地球上的时候仍然通常会吸收50 - 70%的光,而在火星上,这些玻璃恐怕只会吸收更多的光,因为火星的大气要更冷,更稀薄,所以火星的温室需要更强的材料去支持一个内部加热加压的环境。

研究人员说,在火星上种植植物可能需要用到高强度LED照明的隧道,此外还需要通过光纤电缆收集和传输阳光。他们说,采用水培或气培系统进行无土耕作也是可能的,但这些策略将需要用到托盘、泵和水箱,这样的话我们就需要向火星运送更多的物资。此外,以土壤为基础的农业可能有着更强的抵御病害能力,但研究人员补充说,只有在进行大量研究和处理之后,火星上的无机泥土才可以转化为能够支持植物生长的活土壤。

先前的研究表明,对火星殖民者来说,有许多农作物可能会特别实用,比如小麦、玉米、大豆、花生和红薯。基因改造技术还可以使农作物在许多方面帮助火星人类——例如,消耗更多的二氧化碳和提高生产量。

坎农说:“到目前为止,几乎所有的研究都集中在种植植物来养活宇航员上,但是植物会占据大量的空间,在另一个星球上,这就意味着要建造更多需要加压、加热和照明的大型室内工厂。如果你想要在另一个星球上养活一大群人的话,你必须要抛弃种植多水蔬菜的想法,好好地考虑一下产生足够卡路里所需要的大量能源、水和原材料。”

为了了解养活一个百万人口火星城市可能需要什么,研究人员模拟了一个人群模型,这个人群中既有来自地球移民,也有在火星出生的人,出生率为每个地球年25%(这是地球发达国家的典型出生率)。总而言之,他们假设,在一个世纪的时间里,人类需要进行6900次太空飞船任务才能把大约100万移民送到火星,其中有34万人在火星上出生。

科学家们计算了每个人所需的卡路里,并模拟了包括小麦、玉米、红薯、蟋蟀和实验室培育鸡肉在内的饮食条件对土地的利用情况,他们发现,依靠大约9000英里(14500公里)长、12英尺(3.6米)宽的垂直管道,一个拥有百万人口的火星殖民地可以在100年内实现粮食的自给自足。

然而,在此期间,这些殖民者将需要大约5.4万次飞行任务来进口大量的粮食。科学家们指出,其实显著减少进口食品数量有很多种方法,比如提高火星上的农场建设速度。

研究人员表示,未来的火星粮食研究应该着重关注提高农作物产量、找出最高产和最美味的昆虫物种、提高人造肉的口味和口感、改善农场LED照明效率、开发快速建造加压隔离区域(以用于容纳房屋和农场)的自动化方法。

坎农说:“这些研究受到了一种非常普遍的质疑,人们认为这是科幻小说的情节——前往火星的载人任务还需要几十年的时间才能实现,所以为什么现在就费心研究这个呢?其实任何持有这种观点的人都需要认真看看SpaceX在做什么——他们已经在测试火星运载飞船的原型了。”

他补充说,现在是“找出实现这个目标的方法”的时候了。

研究人员说,关于如何养活火星殖民者的研究也可以帮助养活地球上的人。

坎农说:“火星寒冷稀薄的大气层所带来的限制,会迫使你用一种比地球现有工厂化养殖方式更可持续、更合乎道德的方式生产食物。所以,将我们目前的饮食习惯转换成‘火星人的饮食习惯’也可以帮助我们自己的星球。”为此,科学家们创建了一个网站,http://eatlikeamartian.org,上面提供了一些相关的信息。

坎农以及研究报告的资深作者、中佛罗里达大学的丹尼尔·布里特(坎农)于8月30日在《New Space》杂志的网络版上详细介绍了他们的发现。

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