NASA正研究如何在外星球修建“真菌屋”_風聞
观察者网用户_244575-2020-01-28 10:06
原創:牧夫天文
原作:Frank Tavares
翻譯:賀柏翔
校對:牧夫校對組
編排:賀柏翔
後台:庫特莉亞芙卡 李子琦
原文鏈接:
https://www.nasa.gov/feature/ames/myco-architecture
科幻小説經常想象着我們在火星,或者其他星球上的未來生活——機器化的控制、充滿金屬質感的城市、在紅色沙丘上升起的飛車。但是現實可能更加與眾不同,甚至可以更“環保”。比如,為了取代金屬和玻璃建材搭建居住艙的傳統方式,NASA正在探索從真菌中“生長”出房屋結構的技術,用於建設未來在其他星球上的家園。同時,這種技術也可以服務於地球,滿足可持續化發展的需要。
位於加利福尼亞州硅谷美國宇航局艾姆斯研究中心(Ames Research Center)的真菌建築(myco-architecture)項目,正在致力於開發在月球,火星以及其他待探索星球中“生長”出居住艙的技術。這個技術最重要之處在於:真菌,以及構成真菌主要部分的不可見的地下絲狀體,菌絲。
“目前,火星傳統的居住艙設計就像一隻海龜,揹負着我們的家園——雖然可靠,但是耗費了過多的能源,”早期項目的首席研究員羅斯柴爾德(Lynn Rothschild)這樣解釋道。“而如果應用新的技術,當我們到達那裏時,就可以直接利用菌絲體自行生長的居住艙,無疑節省了大量有用的資源。”
一名研究人員拿着一個裝有菌絲的培養皿,菌絲是構成真菌的主要部分的地下絲狀體,生長在模擬的火星土壤中
credit: NASA/Ames Research Center/Lynn Rothschild
最終,該項目展望了人來探索的未來——探險者可以利用輕質材料和休眠期的真菌,建造一個緊湊的生活空間,並在前往火星或其他行星的長期旅途中持續使用。在到達目的地後,通過展開基本結構和加水,使真菌能夠圍繞在這個框架周圍生長,並最終成為一個功能齊全的人類居住艙。當然,所有這些都被安全地限制在居住艙內,以避免污染火星環境。
這項研究得到美國宇航局創新先進概念項目(NASA Innovative Advanced Concepts program)的支持,它是合成生物學領域的一部分,即研究如何把生命本身作為技術(如本例中為真菌)。我們在火星上“種植”出可以利用的居住地之前還有很長一段路要走,但早期的研究正在進行,以證明這一創造性解決方案的潛力。所有的工作都將從真菌實驗開始。
如圖是用生長兩週的菌絲體製成的凳子,下一步是烘烤的過程,以得到一件乾淨實用的傢俱。真菌建築的設計目標不僅包含“生長”出居住艙,還包括其中的傢俱。
Credits: 2018 Stanford-Brown-RISD iGEM Team
生活中的真菌
真菌是一類產生孢子的有機體,例如麪包或啤酒中的酵母菌、沙拉中的蘑菇。如果讓沙拉在冰箱中放置太久,則可能會滋生黴菌,甚至會產生青黴素等抗生素。
但是你可能沒見過真菌的重要組成——菌絲體。這些微小的絲狀體以極高的精度構建出複雜的結構,並連接成更大的結構,就像蘑菇一樣。在適當的條件下,它們可以被誘導製成新的結構——從類似於皮革的材料到火星居住艙的建築材料。
實驗室中製成的青黴素也源自真菌的一種
Credit:cell
生活在月球和火星上
為未來的宇航員創造一個宜居的家園,意味着要做的不僅僅是蓋一個屋頂,更要滿足所有的基本需求,就像在地球上一樣,更何況他們還要面臨生活在一個遙遠世界惡劣環境中的嚴峻挑戰。
真菌建築項目不僅僅是設計一個外殼——它是設計一個家。這個家不僅僅是一堵牆,它有自己的生態系統,有各種各樣的生物以及它要保護的人類。
就像宇航員一樣,真菌菌絲也需要呼吸和進食。而藍藻細胞則可以滿足這樣的需求——通過光合作用將太陽能和二氧化碳轉化為氧氣和真菌的養料。
使用菌絲體、生活垃圾、木屑製成的磚塊,類似材料可以用於在月球和火星上建造生活艙
Credits: 2018 Stanford-Brown-RISD iGEM Team
整個居住的房間分為三層,最外層凍結的水冰(這些冰可以來自月球或火星的土壤資源)有效地阻隔宇宙輻射,並會向下滴落到第二層——藍藻細胞。這一層可以吸收這些水分,利用穿過冰層的外部光線進行光合作用,為宇航員製造氧氣,也為最後一層的真菌提供營養。
最後一層由菌絲體長成,構成堅固的房屋,它首先在一個封閉的環境中被激活生長,然後再將其烘烤至死,這樣不僅保留了菌絲的完整結構,也確保沒有任何生命污染火星,即使一些菌絲以某種方式逃脱了,它們的基因也會被改變,無法在居住艙之外生存。
將合成生物學帶回地球
但這僅僅是個開始。菌絲還可用於過濾水源,並從廢水中提取礦物質,除此之外,羅斯柴爾德實驗室正在進行的項目還包括:生物發光照明、濕度調節,甚至自生居住艙的自我修復。由於地球上約40%的碳排放來自建設建築,人們對可持續和經濟適用房的需求也在不斷增長。
羅斯柴爾德説:“我們在太空探索時,可以比在地球上更自由地試驗新的思想和新的材料。在這些原型被設計用於其他世界之後,我們可以把它們帶回我們的世界。”
月球和火星的惡劣環境需要新的生活方式——種植房屋而不是建造房屋,從污水中而不是岩石中開採礦物,但當我們轉向自然世界的精巧系統,我們完全可以設計出綠色和可持續的解決方案。無論是在遙遠的世界,還是在我們不斷變化的地球上,真菌都能讓我們勇敢地走向未來。
『天文時刻』 牧夫出品
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好奇號
Credit:NASA
説明: 有時候,就連火星車也會停下來看風景。比如,在去年的11月底,好奇號火星車就停下腳步並拍下這片精采的火星景觀。其中,特別值得注意的是正前方的中丘(Central
Butte),它是好奇號在拍下這片景觀前數天,才剛造訪過的不尋常平頂山丘。中丘右側的遠方山峯,是好奇號目前正在探索的蓋爾坑中心處——高約5公里的夏普山。覆蓋着硫酸鹽的夏普山,在這幅經過紅光濾鏡處理的上色影像裏看來極為明亮。在影像左緣浸在黝黑影子裏的是薇拉魯賓嶺的南坡,先前好奇號曾探索過這個高地。在薇拉魯賓嶺和中丘之間,可見到好奇號前行到這片視野外所留下的車轍。