从小行星“取土”建太空农场靠谱吗

本文转自：科技日报

上图 “隼鸟2号”带回的“龙宫”小行星的土壤样本。

图片来源：日本宇宙航空研究开发机构

右图 “隼鸟2号”回收舱返回地球的画面（资料照片）。

图片来源：视觉中国

【科技创新世界潮】

◎本报记者 刘 霞

去年12月，在探讨移居月球方法的国际会议上，日本冈山大学特聘教授中村英三提出的月球农场构想备受关注。

《日本经济新闻》在近日的报道中指出，要在太空中建立长期基地，食物不可或缺，太空农场或是一种解决办法。以太空中漂浮的无数小行星上的土壤当“肥料”，在星球上建农场是可能的。

国际宇航联空间运输委员会副主席杨宇光对科技日报记者表示：“利用小行星上可能富含营养的土壤建造太空农场，这是一个很有趣的想法，但面临技术和成本两方面的难题。”

小行星土壤做“肥料”

俗话说，春种一粒粟，秋收万颗子。但并非仅向月球和火星的砂土中撒种，植物就能茁壮成长。杨宇光说：“植物生长离不开水、碳和其他养分等成分。”

中村英三认为，月球砂土比地球土壤所含的水、碳和其他养分要少，植物栽培和生物生存都很困难。美国佛罗里达大学曾进行过测试，在月球砂土中栽培拟南芥，尽管种子发芽了，但过了数周便长势不良。

至于火星，杨宇光介绍说：美国国家航空航天局（NASA）此前称，其火星勘测轨道飞行器在火星土壤中发现了高氯酸盐。而高氯酸盐可谓是“植物杀手”，会降低植物叶片中叶绿素的含量，还会降低植物根系的氧化能力，让植物无法吸收足够的营养。

但小行星上的土壤或可被改良为“肥料”。据日本《朝日新闻》网站报道，2020年“隼鸟2号”探测器将小行星“龙宫”的砂土样品带回地球。分析显示其中氢、碳和有机物的占比高于地球土壤中的占比。中村英三团队利用模拟“龙宫”砂土成分的土壤和水，成功栽培了芝麻菜和水菜。

找出合适的小行星

不同种类的小行星砂土所含成分不同，科学家必须找出能提供“肥料”的小行星，但太空中小行星的数量太多了。NASA的统计数据显示，目前科学家已经发现的小行星约有130万个，其中靠近地球和月球的天体超过3.2万个。随着观测技术的进步，未来会有更多小行星闯入人们的视野。但是，含有像“龙宫”那样土壤成分的、已被详细查明的小行星数量不足20个。

英国《新科学家》杂志的报道指出，已知碳质或“C型”小行星上富含有机化合物。新西兰林肯大学的迈克尔·毛特纳直接用来自“C型”小行星的材料种植出了可食用的植物。毛特纳指出，这些小行星的陨石坠落到地球上，他只是把陨石磨碎，然后加水，种在其中的植物就能生长了。

那么，如何将小行星上的砂土或其他营养物质搬运到月球或者火星上呢？如果只需一些较少数量的砂土，利用“隼鸟2号”和“冥王号”探测器的样品回收技术即可。但如需要大量“肥料”土壤，则可能要“捕捉”整个小行星。

NASA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小行星旁，利用机器爪从其身上“掐下”一块带走。

面临极大不确定性

要实现太空农场构想，科学家还必须认真调查小行星土壤中的盐分和重金属含量，以及宇宙射线可能带来的影响。

中村英三等人设想，为避免太空辐射的影响，月球农场可设计成封闭空间，也可利用发光二极管等人造光培育植物。而在建造火星农场时，火星大气中富含的二氧化碳可用于植物不可或缺的光合作用。

杨宇光强调，就像在地球上建立南极科考站一样，在月球或火星上建造永久性的科考基地，对于宇宙探索和了解地球本身都至关重要。由于月球或火星基地一般只有少数科考人员，大多数用于培育植物的土壤可从月球或火星原位获取，经过处理后可适合植物栽培。如果能够原位利用资源，那将是最好的选择。

杨宇光进一步表示，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其上也面临极大的挑战。

说起成本，杨宇光说：“即便人类的运载火箭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，从小行星获取这些组分在成本上是否合算，具有极大的不确定性。”