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如何在太空打造一个家?

发布时间:2021-03-07 11:10编辑:小狐阅读: 122次 手机阅读

众所周知,地球是一个巨大的生态,中的各个要素往往处于循环往复的动态平衡中,例如水资源的循环。

如何在太空打造一个家?(图1)

水循环示意图

人类栖息的城市和农村也都是因为处于这样一个生态中,才能获得足够的资源。假如脱离地球生态,人们将面临严峻的生存问题。

这并不完全是对未来的担忧,有一些人现在就面临着这样的问题—他们就是宇航员,尤其是出于各种原因,需要长时间待在航天器中的宇航员。

如何在太空打造一个家?(图2)

由于远离地球,他们所消耗的食物、氧气和水,都要从地球运送上去。目前载人航天器还都在地球附近,这还不算太大的难题。但是一旦我们需要走向更远更广阔的宇宙空间,在宇宙中停留的时间增加到几年甚至几十年,完全从地球补给资源的方法就不太现实了。

如何在太空打造一个家?(图3)

相比浩瀚宇宙,人类太渺小了

例如,6个人的机组,100天旅行将需要准备超过3吨食物和水。这对飞船提出了非常高的载重要求。因此,科学家展开了对人工小型生态的研究,目标是使人类可以摆脱对地球的依赖,在空间站建立一个小规模的生态。

如何在太空打造一个家?(图4)

长期宇宙航行需要消耗大量食物和水

长期目标是让这个独立运转且可持续循环,这样它就可以再生许多物质。这其实是陆地生态的模式重现,它可以进行水、碳元素、氮元素等等所有地球生命所需的物质的循环再生。

表面上看起来,这个只是一系列密封的容器由管道连接在一起,但在内部,一系列的生物和化学反应正在进行。

如何在太空打造一个家?(图5)

实验室中的小型生物循环

将人类的排泄物和食物残渣倒进容器里,一群细菌会逐步分解这些有机物,这些混合物经过过滤膜,固体被滤出,液体被送入另一个隔间。

在这里液体由另一种专门的细菌进行分解。这些废弃物于是逐渐被为硝酸盐和矿物盐,这些物质是蔬菜所需要的基本营养素。

如何在太空打造一个家?(图6)

将排泄物和食物残渣分解为植物“肥料”

人类排泄物被植物回收,而这些植物则具有较高的营养价值,可以供给团队日常食用。更好的是,通过蒸腾作用它们可以产生供宇航员饮用的淡水,通过光合作用,它们可以将整个团队呼出的二氧化碳为氧气。

如何在太空打造一个家?(图7)

科幻画家想象中的太空植树

最终的目标是构建起一个独立、封闭的,宇航员可以呼吸、饮食,他们的排泄物将会被回收产生新的氧气和食物。未来,人们也许只需要携带少量的初始资源,就能依靠飞船内部的生态维持相对长时间的生存。

如何在太空打造一个家?(图8)

科幻所想象的宇宙飞船生态

为了精确控制整个循环,科学家们仍有许多工作需要做,类型,细菌的数量,增长速度和温度,每个参数都必须经过,最轻微的问题都可能会导致食物或者氧气短缺;更危险的是,稍有不慎,还可能产生有毒物质。所以,小型人造生态尚处于研究阶段,假如实验结果是乐观的,人类的太空旅行将会再向前迈进。

健康提示:请出门戴口罩、勤洗手、多通风,少去人群密集处。

科幻地带

在太空安个家(上集)

播出时间:3月7日

本文相关词条概念解析:

太空

太空是指地球大气层以外的宇宙空间,大气层空间以外的整个空间。物理学家将大气分为5层:对流层(海平面至10千米)、平流层(10~40千米)、中间层(40~80千米)、热成层(电离层,80~370千米)和外大气层(电离层,370千米以上)。地球上空的大气约有3/4在对流层内,97%在平流层以下,平流层的外缘是航空器依靠空气支持而飞行的最高限度。

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