? ? ?一臺生物反應(yīng)器近日被送上了國際空間站，可利用藻類將二氧化碳轉(zhuǎn)化為氧氣。科學(xué)家希望，該生物反應(yīng)器日后能成為一套“閉環(huán)”系統(tǒng)的一部分，為月球、火星甚至更遠(yuǎn)的航天任務(wù)提供支持。

　　宇航員呼出的二氧化碳可通過小球藻的光合作用轉(zhuǎn)化為氧氣和可食用生物質(zhì)。一次航天任務(wù)所需的食物中，最多有30%都可以由高蛋白藻類生物質(zhì)提供。

　　 北京時間5月23日消息，據(jù)國外媒體報道，一臺生物反應(yīng)器近日被送上了國際空間站，可利用藻類將二氧化碳轉(zhuǎn)化為氧氣，當(dāng)然，國際空間站上的宇航員的生命安危并不會取決于這臺反應(yīng)器工作正常與否，這只是一次檢驗(yàn)該概念在長期太空飛行中是否可行的實(shí)驗(yàn)。

　　目前的航天任務(wù)受火箭的運(yùn)載能力所限。但若能實(shí)現(xiàn)一套完整的生命維持系統(tǒng)，便可為太空旅行提供更多機(jī)會，科學(xué)家希望，該生物反應(yīng)器日后能成為一套“閉環(huán)”系統(tǒng)的一部分，為月球、火星甚至更遠(yuǎn)的航天任務(wù)提供支持。

　　這臺藻類生物反應(yīng)實(shí)驗(yàn)儀器由SpaceX的龍飛船送往國際空間站，準(zhǔn)備在那里一展身手。

　　這是一項可持續(xù)太空飛行項目的第二階段，將與歐空局的先進(jìn)閉環(huán)系統(tǒng)（ACLS）聯(lián)手合作。先進(jìn)閉環(huán)系統(tǒng)能夠從二氧化碳中提取出甲烷和水，此外，光合生物反應(yīng)器也會利用到二氧化碳。據(jù)德國航天局的一則聲明指出，兩種儀器串聯(lián)使用，便可形成PBR@ACLS（光合生物反應(yīng)器與先進(jìn)閉環(huán)系統(tǒng)）混合技術(shù)。

　　宇航員呼出的二氧化碳可通過小球藻的光合作用轉(zhuǎn)化為氧氣和可食用生物質(zhì)。一次航天任務(wù)所需的食物中，最多有30%都可以由高蛋白藻類生物質(zhì)提供，“這種混合技術(shù)得到首次示范，意味著我們已經(jīng)處在了未來生命支持系統(tǒng)的最前沿?！钡聡娇站止夂仙锓磻?yīng)器實(shí)驗(yàn)項目帶頭人奧利弗?安格勒表示，“當(dāng)然，這些系統(tǒng)主要適用于行星基地或長時間任務(wù)。但如果今日我們不打好基礎(chǔ)，等到未來需要用到這些技術(shù)時，它們便無法做好準(zhǔn)備。”（葉子）

【來源：新浪科技】

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如果人類如愿在2030年登陸火星，那就必須在火星上實(shí)現(xiàn)自給自足，因?yàn)轱w船無法搭載足夠的物資。為此，美國宇航局正在測試?yán)没鹦峭寥阔@得氧氣的新技術(shù)。新技術(shù)需要利用細(xì)菌和藻類，它們可以把火星土壤作為產(chǎn)生氧氣的“燃料”。

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對新技術(shù)的研究是美國宇航局“先進(jìn)創(chuàng)新概念”(NIAC)項目的一部分。為了更符合實(shí)際，科學(xué)家在“火星屋”中試驗(yàn)新技術(shù)。“火星屋”不僅模擬了火星大氣壓、晝夜溫度變化，還模擬了火星表面的太陽輻射。

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在已經(jīng)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中，某些種類生物不僅能利用風(fēng)化層的火星土壤產(chǎn)生氧氣，還會去除風(fēng)化層的氮。Techshot的首席科學(xué)家說：“在人類征服火星的過程中，這種新技術(shù)很可能起到很大作用。因?yàn)槔眯录夹g(shù)，人類不需要運(yùn)送笨重的氧氣罐，我們帶上的微生物就會為我們產(chǎn)生氧氣?！?/span>

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如果新技術(shù)能夠成功，人類只需在火星表面散布可以產(chǎn)生氧氣的“生態(tài)館”，就能維持人類生存。“生態(tài)館”產(chǎn)生的氧氣也可存儲起來供日后使用。目前為止，雖然新技術(shù)在地球上的實(shí)驗(yàn)效果都很好，但科學(xué)家還是希望能在火星實(shí)地試驗(yàn)。

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未來火星車可能攜帶含有地球生物的小型容器。到達(dá)火星后，火星車先將容器埋在某些位置地下幾英寸處，然后檢測能否產(chǎn)生氧氣。容器內(nèi)的傳感器將檢測產(chǎn)生了多少氧氣，并將結(jié)果返回給火星的人造衛(wèi)，含有地球生物的容器將被緊密密封，以防止里面的生物接觸并污染火星。

本文轉(zhuǎn)自：掌上科技館

美國航天局NASA正在進(jìn)行更深入的太空任務(wù)。特別是，一項醞釀已久的火星任務(wù)可能需要至少三年的往返旅程?，F(xiàn)在越來越多的研究人員一致認(rèn)為，藻類可以在這樣的長期太空任務(wù)中發(fā)揮重要作用。長距離載人航天飛行面臨的一個重大挑戰(zhàn)是提供基本要素。

藻類需要忍受宇宙輻射；藻類能夠提供的幫助，包括食物、廢物處理、輻射防護(hù)、水和氧氣。

火星大約有3400萬英里(5500萬公里)遠(yuǎn)，需要宇航員在宇宙飛船上花費(fèi)數(shù)年的時間。

因?yàn)橛詈絾T不能攜帶任何東西，他們需要在原地種植食物。

最近的研究表明藻類可以解決長期太空旅行的難題。

火星任務(wù):藻類可能在長期的太空任務(wù)中扮演重要角色(圖片:Getty/SpaceX)

國際空間站:國際空間站正在進(jìn)行藻類實(shí)驗(yàn)(圖片:Getty)

在1961年的一項實(shí)驗(yàn)中，俄羅斯的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。美國宇航局去年在國際空間站上進(jìn)行的太空藻類實(shí)驗(yàn)研究了藻類在微重力環(huán)境下的生長方式。“我們想找到一種在太空液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)藻類的廉價方法，”佛羅里達(dá)大學(xué)的馬克·塞斯特說，他是該項目的首席研究員。藻類在液體中生長最快，但在微重力條件下處理液體存在一系列挑戰(zhàn)。

NASA還測試了某些基因變異是否意味著藻類在太空中生存得更好。為了做到這一點(diǎn)，NASA讓藻類暴露在紫外線下，然后讓每一種不同的菌株生長40代，從而產(chǎn)生了突變。他說:“我們想弄清楚什么基因?qū)υ孱愒诳臻g站上的良好生長真正重要?！蔽覀兡壳罢诖_定，與在地球上做同樣的實(shí)驗(yàn)相比，我們是否得到了明顯不同的菌株。最有希望的可能是利用藻類作為食物來源，因?yàn)樵S多種類的藻類都可以食用。

藻類:這種綠色黏糊糊的東西可以提供食物、輻射保護(hù)和氧氣(圖片:Getty)

藻類:美國宇航局對藻類的許多變種進(jìn)行了測試(圖片:Getty)

國際空間站(International Space Station)的有效載荷分析師凱文·泰爾(Kevin Tyre)說，出于食品的目的，它極有可能被用作營養(yǎng)補(bǔ)充劑，而不是主食。泰爾負(fù)責(zé)美國宇航局的太空藻類實(shí)驗(yàn)。保持營養(yǎng)平衡也是個問題。根據(jù)物種和品種,一些藻類可以過高的蛋白質(zhì)和核酸等含氮化合物,和一些有很高比例的細(xì)胞壁生物質(zhì)材料,因此您可能需要多個類型,選擇或設(shè)計一個平衡的食物來源惠勒說。對于輻射屏蔽，也有潛力。在太空中，宇航員被稱為宇宙輻射的高能粒子轟擊。找到阻止輻射的物質(zhì)是幫助我們在太空生存的關(guān)鍵。

藻類生長在液體培養(yǎng)基中，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。他說，介質(zhì)中的水會起到屏蔽作用，但藻類需要忍受宇宙輻射。發(fā)展這一想法需要技術(shù)和菌株研究，找到不會被輻射破壞的藻類菌株。藻類也可以提供廢物清除。如果人類排泄物被用作藻類的食物來源，它將循環(huán)利用磷和氮等營養(yǎng)物質(zhì)，形成宇航員可能食用的形式。

本文轉(zhuǎn)自：藻類生態(tài)鏈

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讓我們花點(diǎn)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?！?/span>

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(shí)驗(yàn)，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(shí)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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?yàn)樵S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(shí)驗(yàn)，他說：“為了食物的目的，它很可能被用作營養(yǎng)補(bǔ)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?！卑l(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(shí)驗(yàn)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?！?/span>

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(shí)驗(yàn)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?！跋胂肴绻以谂_面上放了一大杯海藻，我怎么能殺死它呢？她說?！盎蛘撸绻矣幸粋€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>

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