我们可能需要把粪便变成食物才能在太空中生存

不要惊慌。没有人建议长期执行太空任务的宇航员实际上应该吃自己的排泄物。但就像宇航员的尿液被回收成饮用水一样，他们的粪便可能很快就会发挥作用来养活他们。 《太空生命科学研究》杂志发表的一项新研究表明，生物排泄物可以帮助生产（稍微）更美味的食物。

当科学家们将目光投向国际空间站 (ISS) 上的生命之外，并考虑前往火星及更远的地方时，最明显的问题之一就是寻找食物来源。如果在轨道最优化时前往火星，则需要大约九个月的时间才能到达这颗红色星球，因此即使我们到达那里后马上就返回（这种情况永远不会发生），我们也需要为整个机组人员储备一年半的食物。我们当然可以打包那么多即食食品以供旅途使用，但火箭燃料非常昂贵，因此最好避免增加任何重量。如果我们可以创建一个允许宇航员持续种植新鲜食物的系统，那么它可能会占用更少的飞船空间，并且即使他们降落在新世界后也能为他们提供可靠的营养来源。

理论上，粪便可以发挥重要作用。目前，国际空间站上的人类排泄物被密封储存，直到被倾倒到大气层中，像流星一样爆发。这是有原因的：NASA 不想冒险让任何危险的微生物在那个狭小的封闭空间中滋生。但这意味着我们没有利用粪便释放的氮等营养物质，而这些营养物质可以帮助土壤施肥。在《火星救援》中，被困宇航员马克·沃特尼依靠同事真空密封的排泄物为这颗红色星球的死土注入了地球微生物，但他的处境非常糟糕。我们永远不会故意做这么危险的事情：在食物来源附近无意中滋生危险病原体的可能性太高了。

如果你想安全地利用粪便，你需要找到一种方法来捕获这些营养物质，同时留下真正的粪便。这就是宾夕法尼亚州立大学的科学家们着手研究的问题——如何从我们的粪便中提取出这些肥沃的气体以供进一步利用。他们很快意识到，他们种不出土豆。

“大多数生命支持系统的食物生产都集中在植物生长上，因为在狭小的空间内管理水产养殖或畜牧业相当困难，”特拉华县社区学院科学实验室主管、宾夕法尼亚州立大学博士后研究员丽莎·斯坦伯格 (Lisa Steinberg) 表示。“然而，植物的高蛋白部分，如种子和坚果，在整个植物生物量中所占的比例相对较小，因此为宇航员提供足够的蛋白质是一个持续的担忧。”

他们的解决方案是？一旦细菌消化粪便并产生氮气和甲烷等气体，就用这些气体喂养……其他细菌。然后吃掉这些美味的微小碎片。

“宇航员会怎么样？我不知道，”这项研究的共同作者、宾夕法尼亚州立大学地球科学教授克里斯托弗·豪斯说。“听起来不太好。”

豪斯、斯坦伯格和宾夕法尼亚州立大学前本科生雷切尔·科罗尼亚克专注于研究蛋白质含量高的细菌，其中包括一种已经被制成动物饲料的细菌。很难想象吃下这些微小的微生物会是什么样子，但这些细菌会成群生长，形成所谓的生物膜，这些生物膜聚集在一起，形成粘稠物。豪斯说，你可以收获这些培养的​​生物膜来喂养更可口的潜在食物来源，比如水族馆，但让我们面对现实吧：由于尺寸限制，宇航员可能只能直接从罐头里吃这些粘稠物。它可能不会成为卡路里的主要来源，但高蛋白生物质可以作为有益的补充。

“你可以在浸入少量水中的平面上种植它，它可能会生长成一种生物量盘，无论你放在什么基质上，”豪斯说。“也许你甚至可以在可食用的东西上种植它，这样整个表面都可以被食用。”

斯坦伯格说，生物质可能看起来像 Marmite 或 Vegemite。“就我个人而言，我会带上 Sriracha 辣椒酱，”她补充道，“因为它可以让任何东西都变得美味。”

目前，该系统还处于理论阶段。研究小组弄清楚了单独的反应堆（灵感来自鱼缸过滤）如何处理废物，然后促进微生物生长，并且他们对哪些微生物最适合该系统有一些想法。他们甚至做了一些工作来确认所需的细菌能够经受住太空中可能遇到的各种冲击，比如温度变化。但要真正设计出既足够小、足够安全可以在太空中使用，又足够大、足够高效可以提供大量有用的细菌粘液的东西，还需要进行大量的研究。

“我并不认为我们已经找到了合适的微生物，”豪斯说，“我们列出的一些微生物是一个很好的起点。我们不仅需要考虑哪些微生物适合分解废物，还需要考虑哪些微生物能够以最少的能量损失和最少的水和氧气等重要资源的消耗来产生最好的营养物质。”

他补充说，对他而言，NASA资助项目的最大好处之一是，项目开始时刚刚完成博士学位的斯坦伯格可以留下来继续进行博士后研究。

“我认为本科生有很多机会可以借鉴我们的成果，并推动下一步的发展，”他说。“我认为未来可能会有一些工作在这里开展。”