不要惊慌。没有人建议长期太空任务中的宇航员应该直接吃自己的排泄物。但就像太空旅行者的尿液会被回收成饮用水一样，他们的粪便可能很快就会在为他们提供食物方面发挥作用。一项新研究发表在Life Sciences in Space Research上，提出了一种通过该过程，可以将生物废物转化为（稍微）更美味的食物。
随着科学家们展望国际空间站（ISS）以外的生活，并考虑前往火星及更远的旅程，最明显需要解决的问题之一就是寻找食物来源。如果选择轨道最优化的时候前往红色星球，大约需要九个月的时间，所以即使我们去了然后立即返回（这永远不会发生），我们也需要为整个船员准备一年半的食物。我们当然可以为这次旅行打包这么多军用应急食品（MREs），但火箭燃料非常昂贵，任何额外的重量都应尽量避免。如果我们能创建一个系统，让宇航员能够持续种植新鲜食物，它可能会占用飞船上更少的空间——并且在他们登陆新世界后，也能为他们提供可靠的营养来源。
理论上，粪便可以发挥重要作用。目前，国际空间站上的人类废物被紧密储存，直到被排放到大气中，像流星一样燃烧。这是有原因的：NASA不想冒在狭小封闭空间里滋生危险微生物的风险。但这同时也意味着我们没有利用粪便释放的氮等营养物质，而这些物质可以帮助施肥。在《火星救援》中，被困的宇航员马克·沃特尼依靠同事真空密封的排泄物，为火星贫瘠的土壤注入了地球微生物，但他当时处于极其危急的情况下。我们永远不会故意冒这样的风险：在食物来源附近无意中助长危险病原体生长的可能性太高了。
如果你想安全地利用粪便，你需要找到一种方法来捕捉这些营养物质，同时将实际的污秽留在后面。这正是宾夕法尼亚州立大学的科学家们着手研究的——如何从我们的粪便中提取有益的气体以供进一步使用。他们很快意识到，他们不会种植土豆。
“生命支持系统的大部分食物生产都集中在植物生长上，因为水产养殖或畜牧业在狭小空间内很难管理，”宾夕法尼亚州立大学的科学实验室主管丽莎·施泰因伯格（Lisa Steinberg）说，她曾作为宾夕法尼亚州立大学的博士后研究员参与该项目。“然而，植物中高蛋白的部分，如种子和坚果，占植物总生物质的相对较小比例，因此为宇航员提供足够的蛋白质是一个持续的担忧。”
他们的解决方案是什么？一旦细菌消化粪便产生氮和甲烷等气体，就利用这些气体来喂养……其他的细菌。然后吃掉这些美味的微观物质。
“这对宇航员来说会是什么样子？我不知道，”该研究的合著者、宾夕法尼亚州立大学地质学教授克里斯托弗·豪斯（Christopher House）说。“听起来不太好。”
豪斯、施泰因伯格和宾夕法尼亚州立大学的前本科生雷切尔·克罗尼亚克（Rachel Kronyak）专注于富含蛋白质的细菌，包括一种已经被制成动物饲料的物种。想象一下吃掉微小的微生物是很困难的，但这些物种以称为生物膜的团块形式生长，当大量出现时，它们看起来就像粘液。豪斯提出，你可以收获这些培养的生物膜来喂养一种更易于接受的潜在食物来源，比如水族馆，但让我们面对现实吧：由于空间限制，宇航员很可能只能直接从罐子里吃掉这种粘液。它可能不会作为主要的卡路里来源，但高蛋白生物质可以作为有用的补充。
“你可以在浸在少量水中的平面上生长它，它可能会在你放置的任何基质上形成一层生物膜，”豪斯说。“也许你甚至可以在可食用的东西上生长它，这样整个表面都可以被吃掉。”
施泰因伯格说，这种生物质可能看起来有点像马麦酱（Marmite）或维吉麦（Vegemite）。“我个人会带上是拉差（Sriracha），”她补充道，“因为它可以让任何东西都变得美味。”
目前，该系统仍处于理论阶段。该团队弄清楚了如何通过分离反应器（灵感来自鱼缸过滤）来处理废物，然后为微生物生长提供燃料，并且他们对哪些微生物可能最适合该系统有一些想法。他们甚至做了一些工作来确认必需的细菌能够承受太空中的各种系统冲击，如温度变化。但还需要更多的研究才能真正设计出一种既小巧又安全到可以在太空中使用，同时又足够大且高效到可以提供有用的细菌粘液作物。
“我不认为我们现在已经有了合适的微生物，”豪斯说。“我们列出了一些是很好的起点。人们需要考虑的不仅仅是哪些微生物是分解废物的合适选择，还有哪些微生物能以最少的能量损失，并最少地使用水和氧气等重要资源来创造最好的营养。”
他补充说，对他来说，这个NASA资助项目最大的好处之一是它让施泰因伯格得以继续她的博士后研究，她在项目开始时刚刚完成博士学位。
“我认为本科生有很多机会可以借鉴我们的工作，并将其推向更远的阶段，”他说。“我认为这里可能有一些未来的工作。”
