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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

发布时间: 2019-11-07 18:33:08     人气: 1824

Spacex的目标是帮助人类在火星上建造一座可以容纳数百万人的城市,但是这些人靠什么生活呢?(照片:spacex)

火星上如何养活一百万人?一项新的研究发现人造肉、管道作物和板球农场可能会为我们解决这个问题。

谈到载人火星计划,美国宇航局通常会制定一个往返计划,只在火星表面短暂停留。然而,商业航天公司的目标是探索外层空间。spacex的具体目标是在火星上建立一个人类聚居地。

对于火星上的长期生命来说,依靠地球的供应飞船是不现实的。最实用的策略是依靠火星上现有的资源生存。研究人员已经确定,人类在火星上生存需要五种主要的消费资源,包括能源、水、氧气、建筑材料和食物,前四种资源在火星上可能有非常丰富的内容。

例如,我们有太阳能和核裂变反应堆,它们可以帮助未来的火星人提供能量。火星上的冰和含水矿物是水源。二氧化碳可以转化为氧气,火星土壤可以很容易地制成建筑材料的砖块。

然而,研究人员说,相比之下,火星上没有天然食物,使用仪器(如简单的化学反应器)将火星原料制成食物也非常困难。

“食物可能是火星上本地最难制作的东西。这项研究的主要作者、佛罗里达中部奥兰多大学的行星科学家基思·坎农在接受采访时说:“如果你想自给自足,你就不能把所有东西都输入进来。”。

面对这一挑战,科学家们想知道如何实现这个为火星上一百万人生产足够食物的激进目标。

坎农说:“我们和许多想在我们模拟的火星土壤中种植植物的人合作过。这向我们展示了为未来人类登月或火星任务生产食物所做的科学研究。然而,事实证明,这些研究主要集中在低热量的蔬菜上,没有考虑到替代蛋白质来源的最新创新。我们问了这样一个问题:尽管美国宇航局有短期任务,但要养活太空探索公司设想的100万人口的城市需要什么?”

研究人员指出,短期内在火星饲养农场动物以获取乳制品和肉类是不现实的,因为将这些动物运送到火星将面临许多挑战。但同时,他们也注意到大多数人不想完全吃素。因此,他们认为昆虫农场和实验室的肉类种植将是这个问题的解决方案。

研究人员说昆虫农场非常适合制作火星美食,因为它们每单位土地可以提供大量卡路里,而水和饲料相对较少。同时,他们也指出蟋蟀是最有希望吃昆虫的例子之一,蟋蟀粉可能包含在许多不同的食谱中。

坎农说:“如果人们能够克服心理因素,昆虫是解决这个问题的方法。”

研究人员说,对于那些不喜欢昆虫的人来说,“细胞农业”——由实验室培养的细胞制成的食物——可以帮助火星上的人们吃一些他们更熟悉的食物。研究人员说,现在,从海藻到肉和鱼到无牛奶和无鸡蛋,一切皆有可能。在投资者投入大量资金完善这项技术后,两年内人造肉饼的成本从32.5万美元下降到11美元。

谈到农作物,研究人员说火星定居点的艺术插图通常有温室,但这些温室可能不实用。因为火星离太阳太远,甚至在太阳最丰富的赤道,植物接受的光和阿拉斯加一样多。此外,虽然温室是由透明玻璃窗制成的,但它们在地球上时通常仍能吸收50-70%的光,而在火星上,这些玻璃可能只能吸收更多的光,因为火星的大气更冷、更薄,所以火星的温室需要更强的材料来支持内部的加热和加压环境。

研究人员说,在火星上种植植物除了通过光缆收集和传输阳光之外,可能还需要带高强度发光二极管照明的隧道。他们说无土栽培也可以使用水培或气体培养系统,但是这些策略需要托盘、泵和水箱,所以我们需要向火星运送更多的补给。此外,基于土壤的农业可能更能抵抗疾病,但研究人员补充说,只有经过广泛的研究和处理,火星上的无机土壤才能转化为能够支持植物生长的活土壤。

先前的研究表明,许多作物,如小麦、玉米、大豆、花生和红薯,可能对火星殖民者特别有用。转基因技术也能使农作物在许多方面帮助火星人——例如,消耗更多二氧化碳和增加产量。

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,但是植物会占据很大的空间。在另一个星球上,这意味着建造更多需要加压、加热和照明的大型室内工厂。如果你想养活另一个星球上的一大群人,你必须放弃种植含水蔬菜的想法,并仔细考虑产生足够卡路里所需的大量能源、水和原材料。”

为了理解养活一个拥有一百万人口的火星城市需要什么,研究人员模拟了一个人口模型,其中包括来自地球的移民和出生在火星上的人。地球上的出生率是每年25%(这是地球上发达国家的典型出生率)。总而言之,他们假设在一个世纪内,人类需要6900次宇宙飞船任务来将大约100万移民送到火星,其中34万人出生在火星上。

科学家计算了每个人所需的卡路里,并通过吃小麦、玉米、红薯、蟋蟀和实验室培育的鸡来模拟土地的使用情况。他们发现一个拥有一百万人口的火星殖民地可以在100年内自给自足,依靠一条长约9000英里(14500公里)宽约12英尺(3.6米)的垂直管道。

然而,在此期间,这些殖民者将需要大约54,000次任务来进口大量的食物。科学家指出,实际上有许多方法可以显著减少进口食品的数量,比如加快火星上农场建设的速度。

研究人员表示,未来火星谷物研究应侧重于提高作物产量,寻找最具生产力和美味的昆虫物种,改善人造肉的味道和口感,提高农场的发光二极管照明效率,并开发自动方法快速建立加压隔离区(以容纳房屋和农场)。

坎农说:“这些研究有一个非常普遍的问题。人们认为这是科幻小说的情节——载人火星任务需要几十年才能实现,那么为什么现在还要费心研究这个呢?事实上,任何持有这种观点的人都需要认真看看spacex正在做什么——他们已经在测试火星宇宙飞船的原型了。”

他补充说,现在是“找到实现这一目标的方法”的时候了。

研究人员说,关于如何喂养火星殖民者的研究也可以帮助喂养地球上的人。

坎农说:“火星寒冷稀薄的大气所施加的限制将迫使你以一种比地球上现有的工业耕作方法更可持续、更符合伦理道德的方式生产食物。因此,将我们目前的饮食习惯转变成“火星饮食习惯”也能帮助我们自己的星球。“为此,科学家创建了一个网站,http://eatlikemartian.org,提供一些相关信息。

坎农和这项研究的资深作者,佛罗里达中部大学的丹尼尔·布里特,在8月30日的新太空杂志在线版上详细介绍了他们的发现。

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