MELiSSA：太空殖民的生命保障神器
MELiSSA：太空殖民的生命保障神器
在人类探索太空、建立永久殖民地的宏伟计划中，生命支持系统是关键的技术瓶颈。欧洲航天局（ESA）主导开发的MELiSSA系统，以其创新的细菌基生物再生技术，为解决这一难题提供了新的可能。
MELiSSA：太空生命支持的新方案
MELiSSA（Micro-Ecological Life Support System Alternative）是欧洲航天局于1989年启动的一项长期研究计划，旨在开发一种能够为长期太空任务提供生命支持的闭环生态系统。该系统由30个欧洲组织共同研发，其核心理念是模仿地球生态系统，实现废物的循环利用和资源的再生。
系统构成与工作原理
MELiSSA系统由4个主要隔间组成，每个隔间承担特定的生态功能：
液化隔间：负责处理宇航员产生的各种废物，如尿素和厨房垃圾。通过厌氧微生物的作用，将这些废物转化为氨、氢气、二氧化碳、挥发性脂肪酸和矿物质。这个过程在55℃的高温条件下进行，以确保生物安全和降解效率。
光异养隔间：主要任务是消除液化隔间产生的挥发性脂肪酸。这一过程由特定的细菌完成，它们在光照条件下生长，但不需要二氧化碳进行光合作用。
硝化隔间：将氨转化为硝酸盐，这是高等植物生长所需的氮源。这个隔间包含两种细菌：Nitrosomonas将氨氧化为亚硝酸盐，Nitrobacter再将亚硝酸盐氧化为硝酸盐。
光自养隔间：分为两个部分，一是藻类隔间，培养可食用的蓝藻Arthrospira platensis；二是高等植物隔间，种植蔬菜等可食用作物。这两个部分共同完成氧气的再生和食物的生产。
技术创新与优势
MELiSSA系统最大的创新在于使用细菌而非植物作为生态循环的基础。与传统的植物基生命支持系统相比，这种设计具有以下优势：
- 减少对人工光的依赖：细菌的生长效率高于植物，可以在较低光照条件下运行，从而降低能源需求。
- 精确控制与动态调节：通过复杂的数学模型和算法，系统能够实时监测和调整各个隔间的运行状态，确保生态平衡。
- 空间利用率高：细菌培养所需的体积远小于植物种植，更适合太空环境下的有限空间。
实验进展与应用前景
目前，MELiSSA系统的地面实验在巴塞罗那自治大学的试点工厂进行。由于成本和安全考虑，实验使用大鼠作为模拟乘员。研究人员正在逐步实现各个隔间的独立运行，并最终完成整个闭环系统的集成。
尽管MELiSSA系统仍处于研发阶段，但其潜在应用前景广阔。对于火星殖民等长期太空任务而言，这种能够自主循环废物、提供氧气和食物的生命支持系统，将是实现可持续生存的关键技术支撑。
随着技术的不断进步和完善，MELiSSA系统有望成为未来太空探索的重要支柱，为人类开拓宇宙、建立第二家园提供坚实保障。