近日，据《日本经济新闻》报道，科学家认为将太空中漂浮的无数小行星的土壤作为“肥料”使用，在其他星球建造农场的可能性是存在的。毕竟，人类生存离不开食物，想要在外星球长久定居，首先要解决的便是食物问题。那么，发展太空农业有哪些好处？如何将小行星土壤用于太空种植呢？

太空农业益处多

目前，作为太空探索的“排头兵”，航天员食用的都是从地球带去的预包装食品。这些食品在短时间内能够维持身体所需，但对于长期任务来说，仅仅依靠预包装食品是不够的。如果人类希望在月球或火星上建立长期栖息地，就需要持续地获得健康、营养的饮食。若能在外星球种植出新鲜的蔬菜、水果甚至绿植，不仅能够维持人类食物供给，也能够构建人类所熟悉的生活环境，有益于身心健康。

为此，各国航天机构一直致力于推进太空农业。美国宇航局在20世纪80年代和20世纪90年代资助了各种农业计划。在与威斯康星大学的合作中，研究人员发现红色LED灯可以让植物进行光合作用，但植物也需要蓝光，否则它们会长得太高太细。这一发现产生了一项专利，即在如今的室内农场中，红光和蓝光的混合光代替太阳光照射，帮助植物生长。

未来太空农场想象图

在1980年代后期，美国宇航局的研究人员尝试将小麦、土豆、大豆和其他作物的根部浸入营养液中，并且堆叠在一个大圆柱形室内的4排架子上进行种植。这一垂直农业系统现已发展成为价值数十亿美元的产业。

2017年，为模拟外星球的极寒环境，德国航空航天中心向南极洲发送了两个集装箱，开展“南极温室”实验。该项目的最终目标是建立一个温室，即使不是完全自主的，至少可以由地球上的操作员操作运行。这样，人类降落在月球或火星上时，就已经有新鲜蔬菜在等待人类的到来。而当人们有其他任务外出作业时，农作物也能够自己茁壮成长。

小行星上养分多

考虑到飞船的载荷和运输成本，如果人们能够在外星球上“就地取材”来种植植物，建立起真正的太空农场，不失为一个好的方案。

科学家曾经尝试在陨石上取材来种植植物。经研究发现，这些陨石及其母体小行星富含氮、钾和磷，这些都是植物生长的关键营养物质。科学家将取材的小行星土壤和能够保持土壤疏松并改善保水性的泥炭藓混合，首先在其中种上毛茸茸的紫云英种子，让植物腐烂，然后将死去的植物物质混合到整个土壤中。在这样的土壤中，科学家成功种植出萝卜、生菜和辣椒。这项实验大大提升了科学家们的信心。

在漂浮于太阳系中的岩石和金属天体的巨大组合中，其中一些具有高度有机的表层土壤（通常称为风化层），它们被归类为C型小行星，这些小行星富含有机化合物。新西兰林肯大学的迈克尔·毛特纳就直接用来自C型小行星的材料种植出了可食用的植物。

此外，科学家还在考虑利用小行星以外的天体对土壤进行改良。2022年，日本大型建筑公司大林组与名古屋大学的校办初创企业TOWING进行一项实验，在模拟月壤中添加有机肥料，成功培育出小松菜。不过，要实现太空农场构想，还需要就土壤中的盐分和重金属等含量、宇宙射线的影响等进行研究。

技术成本双重挑战

那么，接下来摆在人们面前的难题便是如何将小行星上的土壤或其他营养物质搬运到月球或者火星上了。如果只需要一些较少的土壤，利用隼鸟2号和冥王号探测器进行样品回收即可。但如需要大量“肥料”土壤，则可能需要“捕捉”整个小行星。

“网兜”式捕捉小行星示意图

利用“机械爪”捕捉小行星示意图

美国宇航局过去曾提出两种“捕星术”，一是在太空船上安装一个直径约15米的“大袋子”，像网兜捕捉蝴蝶那样兜住小行星，将其运送到月球附近；二是派一艘太空船飞到较大的小行星旁边，利用“机器爪”从其身上“掐下”一块带走。

尽管有些小行星的土壤中可能富含非常多的营养成分，但在小行星上采集土壤目前仍面临技术和成本两大挑战。例如，“隼鸟2号”耗资1.5亿美元，采集的样品也只有5.4克。而且，如何克服小行星上的微重力，让探测器更好地降落小行星上，也面临极大挑战。

即便日后运载火箭的运输成本能够成百倍降低，小行星与月球或火星之间的物资运输依然复杂且昂贵。与从地球直接运送相比，从小行星获取这些土壤在成本上是否划算，具有极大的不确定性。

来源/《中国航天报·飞天科普周刊》

文/梁雷