為什麼要在尿液中種番茄?

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延斯·豪斯拉格(Jens Hauslage)的辦公室位於臨近科隆市的德國航空航天中心的航天局。當你走進這間擁擠的辦公室,首先映入眼簾的就是盛滿尿液的魚缸,放置在他書桌旁的架子上,桌子上一如既往堆滿亂七八糟的學術資料,有書,有圖表,還有學術論文。

兩根大概一米高的透明塑料圓筒從魚缸的中間伸出,繁茂的番茄植株從每根圓筒的頂部伸展開來,長著綠葉、花朵,甚至還掛著幾個紅彤彤的番茄。

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Image caption 儘管實驗室裏到處都是裝滿尿液的容器,但卻幾乎沒有什麼異味,這都要感謝細菌把尿液分解了(圖片來源:Richard Hollingham)

"這些番茄能吃嗎?"我問,心裏面暗暗希望能被告知離它遠一點。

"當然能吃。"豪斯拉格說,他是一位植物生理學家。他一邊回答我,一邊隨意地從枝上扭下來一顆番茄,把這顆一歐元硬幣那麼大的果實遞給了我。

我把這顆番茄放進嘴裏。說實話,這真不是我吃過的最好吃的番茄,皮有點硬,味道也有一點發苦。但是,不管怎樣,這是一顆健康的、能吃的番茄。

循環的汗液

豪斯拉格辦公室裏的番茄不是最好吃的,這並不令人驚訝。這些植物已經經過了特殊的培育,將在太空中成長。這些實驗用的裝尿液的容器、管子和植株是最初的放在衛星裏的原型,目的是為了證明番茄可以在月球或者火星上被成功地培育出來。

現在,國際空間站上幾乎所有的食物都要依靠貨船從地球上運過來。唯一的例外是一些萵苣和捲心菜葉,宇航員已經成功地用水培法種出了這些蔬菜。然而,空間站上大部分的水都來自於宇航員自己的尿液。洗衣、出汗和使用廁所產生的廢棄液體幾乎都會通過一個複雜的處理系統被回收利用。今天的尿液就是明天的咖啡。

但是如果可以用宇航員尿液中有用的鹽分來生產食物呢?如果人類將要長期居住在月球或者火星上,他們需要自給自足的食物供應。豪斯拉格說:"除了蛋白質補充條,你還需要更多的食物。"

"地球是一個封閉的生物系統,植物生產氧氣和食物,動物和微生物在土壤中進行降解。"他說,"沒有這些系統,就沒有可持續的、長期的生命支持系統。"

在豪斯拉格的實驗室裏,更多的尿液在桶裏、漏斗裏和軟管裏晃來晃去。大部分是混合而成的人工尿液,這樣科學家們才能知道實驗中凖確的化學成分。但是也有一些尿液來自於志願者的捐獻。牆上排列著灰色塑料製成的排水管,連接著裝有冒泡的人工尿液的塑料盒子。在實驗室中央,更大的赤土色的管子從裝尿液的塑料大桶裏伸出來。

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Image caption 延斯·豪斯拉格的實驗室裏到處都是用尿液種番茄的容器——這個想法未來也許可以為宇航員們生產食物(圖片來源:Richard Hollingham)

"這些小管子可以處理一個人一天的尿液,"豪斯拉格解釋道,"大管子可以處理四到六個人的尿液。"

每一根管子裏都塞滿了浮石。這是一種固體化的熔岩,布滿孔洞,是細菌滋生的溫牀。這些微生物以流過管子的尿液為食,一些細菌把氨轉化為亞硝酸鹽,其他細菌則是把氨轉化為硝酸鹽,是很好的肥料。

這是在實驗室控制條件下進行的氮循環,在地球上的土壤和水流中也自然地發生。這個封閉循環的生物系統和尿液一起,可以被用來處理剩下的食物和從植物上掉落的葉子。

說來也奇怪,想想看,我們身處一個放滿數十加侖尿液的房間,但卻沒有味道。"因為尿液轉化成二氧化碳和氨的降解速度相當快,"豪斯拉格說,"過濾器裏的細菌也反應迅速。"

德國航空航天中心的科學小組已經在實驗室中研發出了這項技術,現在他們在致力於將其帶入太空軌道。今年晚些時候,航天局將會啟動Eu:CROPIS項目(Euglena and Combined Regenerative Organic Food Production in Space的縮寫,多少有點囉嗦),在一米寬的圓柱形衛星中設置兩個微型溫室。

這顆衛星將被SpaceX公司的獵鷹9號運載火箭送入太空,攜帶著番茄種子、一桶人工尿液和細菌菌群,繞地球軌道運行。航天器將繞行,為第一個溫室模擬月球的重力。六個月後,當第二個溫室開始工作,繞行速度將加快來模擬火星的重力。

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Image caption 探索火星的宇航員會需要蛋白質補充條之外的更多食物來保持健康與活力(圖片來源:iStock)

一開始,氧氣由綠藻群產生——正是縮寫中提到的Euglena。但是最終番茄植株將會產生比二氧化碳更多的氧氣。

"在發射之後,我們將使衛星繞行並為系統注水,"豪斯拉格說,"番茄將會發芽,我們會將尿液注入系統來培育番茄。"

植物將會被16架攝像機嚴格監控,數據一天四次返回地球。儘管這不是番茄第一次進入太空,但這是第一個專門在封閉系統裏種植植物的衛星。

如果任務成功,就可以為在外太空種植植物提供更進一步的方法。但是能不能也使用人類其他的排洩物比如糞便呢?

在電影《火星救援》(The Martian)中,我們看到馬特·達蒙(Matt Damon)在火星上靠土豆維持生命,那些土豆就是在人類的糞便中培育出來的。目前,國際空間站產生的固體廢物是被打包放進補給艦,在地球大氣層燒燬。

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Image caption 這些番茄帶著苦味但是完全能吃(圖片來源:Richard Hollingham)

"作為一名科學家,我認為糞便並不如尿液珍貴,"豪斯拉格說,"但是糞便中含有大量的鉀,是優質肥料所需要的一種元素。"然而,由於糞便中含有危險的病原體,因而需要小心細緻的處理。

雖然如此,如果未來在月球或者火星上居住,很有可能任何東西都不會被扔掉,一切都需要循環利用。在一個如此遙遠的新世界裏養活那麼多新居民看起來也是一個挑戰。

"你需要很多卡路里,所以必須生產出大量土豆、黃瓜、番茄等等食物,而且你還需要蛋白質和脂肪。"豪斯拉格說。後一類食物似乎尤其困難,但是他的團隊已經在攻克這一難題:"我們同樣進行了實驗,用尿液和藻類生產富含脂肪的食物。"

好極了,只是別指望在太空裏種出來的食物可以達到米其林星級水平。

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