如果你在宇宙飛船上呆了幾年，你不可能把所有需要的東西都帶上——你需要自己種植。這就是藻類的用處所在
讓我們花點時間想想藻類。在湖泊表面積累的綠色粘液是地球上的無名英雄，負(fù)責(zé)產(chǎn)生我們今天呼吸的至少一半的氧氣。
為人類長期太空飛行做準(zhǔn)備的最大挑戰(zhàn)之一是找到一種提供生存要素的方法——食物、廢物清除、輻射防護(hù)、水和氧氣。如果你打算在宇宙飛船上呆上幾年，你就不能帶上你需要的一切。你需要自己種植。
有各種各樣的解決方案來滿足每個人的需求，但現(xiàn)在一項新興的研究表明藻類可能是破解長期太空旅行的關(guān)鍵?？屏_拉多大學(xué)博爾德分校的艾米麗·馬圖拉說：“我的研究小組認(rèn)為，用一種藻類系統(tǒng)可以滿足宇航員幾乎所有的新陳代謝需求。”
Matula目前正在攻讀博士學(xué)位，該學(xué)位旨在利用類似于國際空間站（ISS）的系統(tǒng)來消除余熱。環(huán)繞國際空間站內(nèi)部的是一系列充滿水的線圈。當(dāng)國際空間站的宇航員釋放出熱量，以及在那里進(jìn)行的各種其他實驗，水就會加熱。當(dāng)線圈中的水達(dá)到一定的溫度時，它就被泵過一個冷板，冷板又連接到空間站的外部。熱量從水到板，然后從國際空間站出來。
她說：“由于我們已經(jīng)把這個體積分配給了水循環(huán)，我的想法是用藻類培養(yǎng)物‘填充’水循環(huán)，這樣我們就可以用一個系統(tǒng)處理兩個生命支持系統(tǒng)過程?！盡atula正在研究藻類在這些系統(tǒng)中的反應(yīng)，這些系統(tǒng)自然會涉及到溫度的波動，以及它們是否仍然能夠消耗二氧化碳并以所需的速率產(chǎn)生氧氣。
她還沒有公布結(jié)果，但是她說這個系統(tǒng)“有潛力節(jié)省發(fā)射的質(zhì)量、能量和體積”。另一種應(yīng)用是空氣再生——去除二氧化碳并產(chǎn)生氧氣——這對宇航員呼吸至關(guān)重要。
這種方法在地球上確實有效——據(jù)估計，藻類提供的氧氣量在50%至80%之間。然而，將其轉(zhuǎn)移到太空是一件棘手的事情。
據(jù)《環(huán)境生物技術(shù)》(Environmental Biotechnology)一書介紹，1961年在俄羅斯進(jìn)行的一項實驗中，一名男子在一個只有4.5立方米的房間里生活了30天，只用藻類將二氧化碳轉(zhuǎn)化為氧氣。
三天后，潛在的有害水平一氧化碳穩(wěn)定下來，12天后，他自己身體釋放的甲烷也穩(wěn)定下來。但是，根據(jù)Matula的說法，“這個實驗的數(shù)據(jù)并不是很容易得到”。
當(dāng)然，如果不能在太空中種植藻類，這一切都沒有任何意義。從去年2月到8月，NASA在國際空間站上進(jìn)行的空間藻類實驗研究了藻類在微重力下的生長方式。
“我們想找到一種在太空液體培養(yǎng)中生長藻類的廉價方法，”佛羅里達(dá)大學(xué)的馬克·安特爾斯說，他是該項目的主要研究者。藻類在液體中生長最快，但在微重力下處理液體有一系列的挑戰(zhàn)。
他們還測試了某些遺傳變異是否意味著藻類在太空中存活得更好。在六個月的時間里，他們讓藻類經(jīng)受紫外線照射，然后將每種不同的菌株培養(yǎng)40代，從而產(chǎn)生突變?！拔覀兿肱宄裁椿?qū)υ孱愒诳臻g站生長良好非常重要，”Settles說?！芭c在地球上進(jìn)行相同的實驗相比，我們目前正在描述我們是否有明顯不同的菌株?！?/span>
最有前景的可能性是利用藻類作為食物來源，因為許多種類都是可食用的。國際空間站（International Space Station）的有效載荷分析師凱文·泰爾（Kevin Tyre）負(fù)責(zé)美國宇航局的太空藻類實驗，他說：“為了食物的目的，它很可能被用作營養(yǎng)補充劑，而不是膳食中的主食。”
保持營養(yǎng)平衡也是個問題。惠勒說：“根據(jù)種類和菌株的不同，有些藻類的蛋白質(zhì)和含氮化合物（如核酸）含量可能過高，而有些藻類的細(xì)胞壁物質(zhì)在生物量中所占的比例也很高，因此，你可能需要選擇多種類型的藻類，或?qū)⑵湓O(shè)計成平衡的食物來源?！?/span>
對于輻射屏蔽，也有潛力。在太空中，宇航員受到被稱為宇宙輻射的高能粒子的轟擊。找到阻止輻射的東西是幫助我們在太空生存的關(guān)鍵。
目前，在國際空間站，屏蔽是通過許多不同的材料層提供的。
“藻類生長在液體培養(yǎng)物中，如果反應(yīng)堆被放置在宇宙飛船的外部，它們可以被用作屏蔽輻射的一部分，”Settles說。他說：“介質(zhì)中的水可以起到屏蔽作用，但藻類需要承受宇宙輻射。”發(fā)展這一想法需要技術(shù)和菌株研究，以找到不會被輻射破壞的藻類菌株。
藻類也可以去除廢物。如果人類的排泄物被用作藻類的食物來源，它將把磷和氮等營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)成宇航員可以食用的形式。這對地球也有好處。馬圖拉說：“資源有限的國家，如印度，對利用藻類去除工業(yè)或人類廢物感興趣?！?/span>
最后，這項實驗著眼于利用藻類生產(chǎn)生物柴油或高價值類胡蘿卜素，如維生素A?！爱?dāng)細(xì)胞受到環(huán)境壓力時，油和類胡蘿卜素都會在更高水平上生產(chǎn)，”沉降說。例如，如果藻類缺乏氮或硫，它們會產(chǎn)生能量密集的油?！拔覀冋跍y試我們的太空樣本，看看簡單地在太空中種植藻類是否比在地球上生產(chǎn)更多的石油。”
從長遠(yuǎn)來看，這可能對太空制造有用——藻類產(chǎn)生的油可用于太空制造塑料或燃料?！霸孱惪赡苁怯兄谑箍臻g制造更可行的投入的一部分，”Settles說。
作為實驗的一部分，Matula和她的同事JamesNabity發(fā)表了一項研究，研究將藻類帶到太空中時可能發(fā)生的問題。“想想如果我在臺面上放了一大杯海藻，我怎么能殺死它呢？她說?！盎蛘?，如果我有一個巨大的藻類生物量培養(yǎng)或加工廠，怎么可能會破壞，失敗或關(guān)閉？“
當(dāng)然，在太空中使用藻類也可能會大錯特錯。例如，如果藻類的廢氧沒有足夠快的去除，藻類的生長將開始減緩。另一個例子是來自化學(xué)品或細(xì)菌的污染；如果藻類被喂入受污染的廢物沒有得到適當(dāng)?shù)奶幚?，對那些食用藻類的人來說可能會變得危險。例如，如果宇航員攝入咖啡因或抗生素之類的物質(zhì)，而這些物質(zhì)對于藻類來說不是天然的，那么他們就會積聚在藻類中，這可能會對食用它們的人類產(chǎn)生有害影響。
對于每一項要求，熱去除，廢物去除，空氣再生，水，輻射屏蔽和燃料，藻類都顯示出了希望。把它們放在一起還沒有完成。Matula說：“沒有人同時研究所有這些功能?！?/span>
但是惠勒認(rèn)為他們不必合并成一個系統(tǒng)。他說：“理論上，如果你有一系列的藻類類型和反應(yīng)器，可能會有不同的功能?！薄爸皇褂靡环N系統(tǒng)是很困難的?！?/span>
本文轉(zhuǎn)自：藻類生態(tài)鏈
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