科学探索|我们的尿液可帮助我们在太空中生存吗?万能的“生存物资”

据国外媒体报道 , 如果你觉得自己的尿液是没用的废物 , 那你就大错特错了 。尿液的量和成分会随着环境温度、液体摄入量、情绪状态(惊恐时往往会有尿意)、一天中所处的时刻、以及其它多种因素有所变化 。

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人类尿液的成分
和大多数体液一样 , 健康人的尿液为多种无机物和无机物的混合物 。其中的无机成分包括各种离子 , 比如钠、氯、钾、锰、硫酸根、钙、氨、有时甚至还有铵根 。此外 , 尿液样品中还存在柠檬酸盐、草酸盐、磷酸盐等成分 , 不限性别、也不限排尿时间 。有机成分则包括尿素、尿酸、肌酐、马尿酸、尿胆素原、糖苷、以及硫酸乙酯 。此外 , 尿液95%的成分都是水 , 上述物质全都悬浮在水中 。
植物肥料的成分

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要想用人类尿液种植植物 , 首先要了解植物肥料的常见成分 。众所周知 , 肥料主要包含氮、磷、钾 , 统称“氮磷钾肥” 。
其中 , 氮可以由尿素、硫酸铵、氯化铵等成分提供 , 磷由过磷酸盐提供 , 钾则由氯化钾和硫酸钾提供 。
太空植物能否靠尿液生存
从上述对人类尿液和肥料成分的分析来看 , 植物所需的主要营养物质显然都能从尿液中找到 。不仅如此 , 其它需要植物从土壤中吸收的营养物质(比如钙和锰)也都存在于尿液中 。再过几年时间 , 我们便可利用人类尿液在太空中种植大豆和小麦等植物了 。
研究人员建立了矮大豆和小麦的计算机模型 , 模拟了在装有通风系统的室内、这些植物在天然土壤中生长的情况 。而他们的计算结果显示 , 这些植物完全可以从人类尿液中摄取营养物质 。
如果该技术在实际中可行 , 便可帮助我们解决太空旅行的两大问题:尿液的处理和食物的生产 。就目前而言 , 虽然技术已经取得了很大进步 , 但宇航员依然只能用一套真空系统排尿 , 而且必须确保接尿的“漏斗”紧贴皮肤、防止尿液漏出 。这些尿液随后会通过回收系统处理 , 重新转化为饮用水 。
不过 , 用尿液培育植物可不像泡方便面那么简单 。我们首先要弄清如何将尿液分解成营养物质、然后让植物吸收和利用这些物质 。也许再过20年左右 , 宇航员的尿液便可达到为植物提供营养物质的要求了 。
实际应用
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研究人员还观察到 , 在尿液成分分解和利用过程中会释放出二氧化碳、含氮和含硫气体 。这些气体如果在宇宙飞船这样的密闭环境中达到一定浓度 , 可能会非常危险 。好在模拟过程中的气体浓度并未达到危险值 。
不过 , 盐分的积累(钾离子和氯离子)可能会减慢小麦的生长速度 。而大豆对盐分耐受度较高 , 因此受到的影响较小 。
这种方法能够解决在宇宙飞船上存储和携带尿液的压力 。就算宇航员的尿液本来就是要回收利用的 , 在培育植物过程中所用的能量和资源也会减少 , 因为大部分都为植物所用 。一旦这些太空植物开始稳定生长 , 整套系统便可实现自给自足 。