【硬知识】想来一场说走就走的太空旅行？那就看这里！
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随着上周《火星救援》的热映，众多宇宙科幻粉们又开始了新一轮有关太空旅行的幻想。特别当主人公马克·沃特尼向我们展现只属于他的顽强意志和呆萌属性时，相信每一个观影人都会为其动容。不过，将宇宙科幻演绎得淋漓尽致的《火星救援》，可能还有另外一个名字，那就是《在火星，你需要懂得的土豆养成与食用手册》。因为在电影中，我们的逗逼主人公正是依靠这一强大的农作物和与之匹配的种植技能，才得以在缺少食物供给的前提下，获取到549个火星日里的大部分能量。
为此，今天小编就结合这部以“种植和食用土豆”为核心故事情节的科幻电影，和大家聊聊如何在太空旅行中长期生存下来。
提起在太空旅行中实现长期生存，我们不得不先看到一个很有意思的理论：宇宙飞船经济理论。尽管由美国学者鲍丁提出的这一理论被称为“宇宙飞船经济理论”，但事实上，和真实的宇宙飞船并没有任何关系。相反，这一理论的提出是围绕我们每天赖以生存的地球而展开的。
就像《三体》中描述的那样，整个宇宙包含着成千上万个类地文明。而我们生存的地球如果被放至于这样的宇宙中，就俨然只是一艘体量稍大些的宇宙飞船了。因此，除了需要太阳提供源源不断的能量外，地球能实现长期运转的成功关键就在于地球自身完善的生态循环系统。在太阳能的推动下，这套生态循环系统能不需要另外的补给，就进行着物质的循环再生。换言之，如果这个生态循环系统一旦被破坏，地球这个“宇宙飞船”就会立刻崩解。
尽管该理论的提出并未与真实的宇宙飞船有关，但却也给了想利用宇宙飞船在太空中实现长期旅行的我们一项关键的必要条件——想生存就必须要有一套能在宇宙飞船上良好运转的生态循环系统。所以，我们所有的讨论都需要基于这一条基础假设。
●水：这不仅是生命之源，更是构建生态系统的核心要素
毫无疑问，水是生命之源。根据研究，一般如果人三天不进水，那就会面临死亡的威胁。因此，在长期的太空旅行中，获取足够的水才能至少保证我们生存三天以上。
但没有水，不仅是关乎我们能否活过三天。它还能借助太阳能，为我们提供很多其他的东西。在科技条件的允许下（如果技术能达到长期太空旅行的情况，相关的科技条件应该是成熟的），太阳能的聚焦高温可以将水分解为氢气和氧气。后者对人类生存的重要性自不用说，而前者则可能通过核聚变的发生为太空旅行提供长期的远航能力。并且在这些聚变及裂变的过程中，C、N、Fe等其他元素也存在一定几率的形成。于是，仅仅依靠水就能为长期的太空旅行带来相当数量的其他元素，自然也就当仁不让地成为了构建整套生态系统的核心要素。
●土壤：没有它，生态系统只能是个生态球
谈到生态系统的构造，真的是可大可小。而最基本的生态系统，小编在上周也曾介绍过，就是我们的生态球——一个装有水和少量水草的玻璃球，借助太阳光为小鱼小虾的生存提供着可能。但请注意的是，我们并不是鱼，不能一直生活在水中，也不能一直依靠水藻和浮游生物生存。所以，在这时候，土壤就成为了我们急切需要的组成元素。
不过，土地与水不一样的是，它可以就地取材，不需要特别携带。在《三体Ⅲ死神永生》云天明和程心太空会面的情节中，就曾经描述过那些用以种植的黑土可以由陨石制成。而在《火星救援》中，呆萌的主人公也利用火星土进行了土豆的栽种。
尽管就地取材很方便，但土壤要能适宜种植还得利用水进行一些改造，而这也就成为了《火星救援》中最为专业人士聚焦的槽点所在。在农业种植中，有个很重要的概念——萎蔫系数——用以描述植物种植后发生不可逆永久萎蔫现象的最低土壤含水率。一旦土壤中的含水率低于了这个系数，那么植物不仅不能获得土壤中的水，还可能被土壤反过来夺取自身的水分。而据有关研究，火星土中是不含任何液态水的，很显然，像《火星救援》中那般，不对土壤进行改造，就将将土豆栽种其中，那土豆很快就会成为“乐事薯片”！
此外，土壤中也存在很多矿物质与微量元素，这些都将很好地弥补只依靠水构建的生态系统所存在的不足。
●合适的种子：选错种子可能永远得不到农作物
在太空旅行，想要通过种植获得自给自足，那在登上飞船前，务必选好合适的种子。尽管我们可以模仿地球建立出一个非常适合农作物生长的生态环境，但由于不定时辐射和重力的缺失，依旧造成很多的农作物无法同在地球上一般正常生长。
最适合飞船自造生态环境生长的农作物种子首选自然是藻类植物，因为这类植物不仅繁殖简单，还能提供较高的藻类蛋白。不过，藻类植物也有其不足，就是带有比较特殊的气味且易产生饥饿感，不适合长期食用。
像土豆、番薯等根茎类植物也是太空旅行中不错的作物选择。因为种植于土壤中，这类植物受到的外界干扰会比较少。所以，只要控制好温度和水分，就能孕育和生长。同时，根茎类植物富含淀粉，能提供较为充足的能量，也能产生甜味使我们在食用时感受到一些愉悦。
相对而言，绿叶类植物就不太适合太空旅行携带。首先，这类植物对水与光照的要求比较高；其次，绿叶类植物的生长需要较强的根脉系统获取养分，但失重状态下，根系的生长将会异常艰难。此外，通过绿叶类植物获取养分的性价比将会很低，经济效益也较差。
●稳定的人群：造成太空生存成败的关键其实在于我们自己
还是让我们回到宇宙飞船经济理论本身，在理论提出的同时，提出者鲍丁也曾预言：人口和经济的无序增长迟早会使船内有限的资源耗尽，而生产和消费过程中排出的废料将使飞船污染，毒害船内的乘客，此时飞船会坠落，社会随之崩溃。因此，影响太空生存成败的关键其实就在于我们自身。
其实，在上世纪90年代前后，一些科学家曾在美国实施过一个模仿外太空生存的著名实验——生态圈2号。4男4女8为科学家通过构建生态循环系统，在美国的亚利桑那沙漠中，过起了与世隔绝的自供给生活。尽管因为循环系统自身出现了一些问题，造成实验过程的困扰，但最终促成这项实验失败的根源却在于8位科学家间的矛盾。
就像《三体Ⅲ死神永生》中说的一般：太空中极权只需要5分钟。因为实验人员的意见不统一，正如鲍丁的预言那样，生态圈2号功亏一篑。因此，我们不得不断言，想在太空旅行中生存下来，必须拥有一个足够稳定的人群构成。
其实，想要能在太空旅行中长期生存下来，真的还需要太多的要素。但囿于现有的技术和材料，我们只能将剩下的谈论暂时搁置。所以，就让我们继续读着《三体》、看着《火星救援》，幻想着遥远的太空旅行吧！
（部分文字及图片来源于网络）
