在將來的某一天，人類將登上火星並殖民這顆紅色星球。假設向火星移民100萬人口，如何解決他們的吃飯問題？根據一項新研究，答案可能是蟋蟀農場、地道中種植的農作物和實驗室培育的人造肉。蟋蟀是最有價值的可食用昆蟲之一，很多食品都使用了蟋蟀粉。科學家指出吃蟲子確實很噁心，但如果火星殖民者能夠克服心理障礙，養蟲子無疑是一個明智選擇。
SpaceX計劃在火星上建造一座可容納100萬人的城市
美國宇航局計劃上演火星往返之旅，但只在這顆紅色星球做短暫停留。相比之下，商業太空公司更加雄心勃勃，他們的目標是殖民包括火星在內的外太空，而不只是短暫停留。以SpaceX為例，這家公司計劃在火星上建造一個殖民地。
如果想長期逗留火星，最切實可行的策略就是充分利用火星的現有資源，而不是依賴從地球運送補給。科學家指出火星定居點需要獲取五種資源，其中包括能源、水、氧、建築材料和食品；前四種資源大量存在於火星之上。
人類終有一天會登上火星並殖民這顆紅色星球
太陽能輔以核裂變反應堆能夠滿足火星居民的能源需求。火星上的水冰和含水礦物是可用水資源。二氧化碳可以轉化成氧。火星土壤可以燒磚，而後用磚建造各種設施。不過，火星上沒有天然食品，同時也很難利用火星上的任何原料去生產食品。研究論文主執筆人、中佛羅里達大學行星學家吉斯·坎儂表示：「食品可能是火星上最難生產的東西。如果你希望建造一個自給自足的定居點，食品就不能完全依賴『進口』。」
藝術概念圖，矗立在火星上的核裂變發電系統
坎儂指出：「在為未來的載人探月或探火任務生產食品方面，科學家進行了一系列研究。在對這些研究進行梳理後，我們發現絕大多數研究都將目光聚焦低熱量蔬菜，替代蛋白源領域的最新革新並不在考慮之列。如果像SpaceX設想的那樣，在火星上建造一座容納100萬人的城市，如何才能解決他們的吃飯問題？」
研究人員指出短期內不可能在火星上飼養牲畜以獲取肉和奶，因為向火星運輸牲畜面臨巨大挑戰。但矛盾的是，絕大多數火星移民不希望成為素食主義者。如何解決這個問題？研究人員給出的答案是：昆蟲農場和實驗室培育的人造肉。
長5.5米，直徑2.2米的月球溫室原型，座落於亞利桑那州大學的可控環境農業中心
研究人員表示在火星上建造昆蟲農場是一個不錯的選擇，因為每單位土地飼養的昆蟲能夠提供大量熱量，同時只耗費較少的水和飼料。蟋蟀是最有價值的可食用昆蟲之一，很多食品都使用了蟋蟀粉。坎儂說：「吃蟲子確實很噁心，如果人們能夠克服心理障礙，蟲子無疑是一個明智的選擇。」
研究人員指出對於那些不願意用昆蟲果腹的火星殖民，可以選擇「細胞農業」，也就是在實驗室的培養皿中培養細胞。這種方式能夠為火星殖民者提供他們更熟悉的食品。「細胞農業」能夠生產藻類、肉類、魚肉、牛奶和雞蛋。投資者投入大量資金研發這項技術。短短兩年內，一個人造肉漢堡的成本從32.5萬美元降至11美元。
未來的太空人可能在火星上建造溫室，利用水栽法在溫室栽種水果蔬菜
火星定居點的藝術概念圖中經常出現溫室，但研究人員表示在火星上建溫室可能不切實際。火星距太陽很遠，即使在光照最充足的赤道地區，植物所能接收到的光量也僅相當於阿拉斯加。雖然溫室採用透明窗戶，但在地球上仍吸收50%到70%的陽光，在火星上則更甚。此外，火星溫室還需要使用更堅固的材料，以支撐加熱加壓的內部。火星大氣的溫度遠低於地球，同時非常稀薄，這同樣不利於溫室。
與溫室相比，採用高強度LED照明的地道可能是一個更理想的選擇。火星殖民者可以在地道內種植各種作物。他們可以藉助光纜，將陽光導入地道。水栽法或氣霧栽培法等無土栽培技術在火星上具有可行性，但這些做法需要向火星運送大量物資和設備，包括托盤、水泵和水箱。毫無疑問，立基於土壤的農業生產具有更大優勢，能夠讓作物有效抵禦疾病。不過，科學家需要對無機火星土壤進行大量研究，將其轉化成有機土壤，以支持作物生長。
火星基地藝術概念圖
此前的研究表明很多農作物都可以在火星上種植，例如小麥、玉米、大豆、花生和紅薯。這些作物足可以解決火星殖民者的吃飯問題。火星殖民者可以種植轉基因作物，以收穫這項技術所能帶來的各種福利，例如吸收更多二氧化碳，帶來更高的產量。
坎儂表示：「迄今為止的幾乎所有研究都將目光聚焦農作物種植，以解決太空人的吃飯問題，但農作物種植會占用大量空間，需要建造巨大的室內工廠同時對工廠進行加壓、加熱和照明。如果想在另一顆星球養活大量人口，你就必須放棄種植水靈靈的蔬菜的想法。你必須意識到通過這種方式獲取足夠的卡路里需要耗費大量能源、水和原材料。」
藝術概念圖，太空人登上火星
為了解答「如果養活一個百萬人口的火星城市？」這個問題，研究人員對火星移民進行模擬，出生率為每個地球年10/1000。地球上的已開發國家通常是這一出生率。根據他們的假設，需要6900艘客船，將100萬移民送上火星，整個過程歷時一個世紀。在此期間，火星上出生大約34萬人。
科學家計算每人需要多少熱量，同時根據殖民者的飲食結構（基於小麥、玉米、紅薯、蟋蟀和實驗室培育的人造雞肉的飲食）對所需的土地進行建模。研究結果表明一個擁有百萬人口的火星殖民地可以在100年內實現糧食自己自足。為了做到這一點，殖民地需要建造長9000英里（約合1.45萬公里），寬12英尺（約合3.6米），可以垂直迭加的地道。
藝術概念圖，SpaceX的殖民飛船矗立在火星上
不過，初到火星時，殖民者仍需地球運送大量食品，總計需要近5.4萬次貨物運輸。科學家指出很多策略都可以大幅降低對進口食品的依賴，例如加快在火星上建造農場的速度。如何才能最大限度地滿足火星殖民者的糧食需求？未來的研究需將目光聚焦提高農作物產量；找到飼養效率最高且美味可口的昆蟲種群；改進人造肉的口感和質地；提高LED照明設施的效率以促進農作生長；研發自動化技術，加快容納農場的加壓防護區的建設步伐。
火星棲息地藝術概念圖
坎儂指出：「毫無疑問，有人會批評我們的研究帶有科幻色彩。載人火星探索任務還要等上幾十年，為何現在就討論這個話題？持這種想法的人需要嚴肅看待SpaceX當前的所作所為。現在，SpaceX正在研製和測試載人火星飛船原型。第一批火星居民可能就搭乘他們的飛船前往這顆紅色星球。因此，我們有必要從現在開始就研究如何解決殖民火星。」
科學家指出這種研究不僅能解決火星殖民者的吃飯問題，研究成果也能讓地球上的人受益。坎儂說：「火星是一個環境惡劣的星球——溫度極低並且空氣稀薄——殖民者獲取食物的方式只能比地球上的工廠化農場更具可持續性、更符合倫理道德。毋庸置疑，切換到『火星飲食結構』能夠保護我們的星球。」
文：查爾斯·崔｜譯：牛樹軍
轉自：漫步宇宙/qqtaikong
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