科学研究：封闭生态系统支持人类在外太空生活是否可行？

为帮助分解落叶而特意引进的蟑螂大量繁殖。还有蚂蚁，许许多多亚马逊蚂蚁。没有人确切地知道那些蜂鸟到底发生了什么事，但猴子是罪魁祸首。虽然猴子也有自己的食物，但它们还是去抢夺蜂鸟的食物。蜂鸟死了，可能是死于饥饿。

事实上几乎所有的脊椎动物都死了——鱼、鸟、哺乳动物。那8个生物圈人也快要饿死了。在30多种作物中，只有红薯长势良好。他们一日三餐吃红薯，摄入的β-胡萝卜素足以让他们的手变成橙色。他们也需要吃种子食物来生存。有人彻底弄明白了O2—CO2的问题：大量淤泥和堆肥被运入穹顶来给农田施肥，其中的细菌就像人类一样吸入氧气，呼出二氧化碳，只是数量要大得多。更糟的是，珍贵的氧气正在慢慢消失。

几个月后，实验成员们才搞明白，其中一个生物群落中的混凝土正在吸收氧气。在生物圈2号待了一年之后，氧气在大气中的比例从20%下降到13%，相当于登山者在1.7万英尺高空呼吸到的氧气水平。成员们一天到晚气喘吁吁，晚上还患上了睡眠呼吸暂停症。

到了1993年初，他们必须打开气闸，让新鲜的氧气进入人造生物圈，从而破坏了这项任务的主要协议。同时，8名任务成员分裂成了两组，每组4人，在任务的最后一年里两组人员之间不说话，因为他们对项目的关键问题存在争议。但是他们都活了下来。在离开2年零20分钟后，他们回到了生物圈1号。他们平均瘦了30磅，但在其他方面都很健康。

第二项任务始于1994年，召集了一组新成员。但是，这次只持续了6个月。为了降低项目成本，人们雇用了史蒂夫·班农（SteveBannon）（没错，就是那位史蒂夫·班农，后来在总统竞选中出了名的那位）后，冲突便层出不穷。然后是武装警卫解职管理层、蓄意破坏、污言秽语、法律诉讼、指责羞辱……就是典型的火星殖民那些玩意儿。哎呀，也许我们应该取消这个伊甸园计划。

《时代》将生物圈2号列入“20世纪最糟糕的100个主意”的榜单。然而，该杂志大错特错，因为无论用什么理性标准来衡量，生物圈2号都是一个非常好的想法。失败更多的是因为管理不善和傲慢自大；但这并不能说明生物圈2号是个坏主意。该项目确实做了几件正确的事情。

首先，生物圈2号成功营造了一个完全封闭的环境，这正是NASA后来从中学到的东西。其次，基础设施从来没有出过问题。该设施还回收了所有废水和污水。实现了NASA在ISS上从未实现过的水的完全回收利用。对所有太空栖息地来说，水的完全或接近完全回收利用非常重要。

最初是为了证明封闭生态系统支持人类在外太空生活是否可行。20世纪90年代初，8位“生物圈人”在这里生活了两年。尽管实验并不顺利，大多数动植物都死了，氧气供应下降到接近致命的水平，但我们从生物圈2号学到了很多。因为生物圈2号，我们如今知道在火星和其他地方不应该做什么。不要把农场和生活空间混在一起，要把它们放在单独的穹顶里。

不要依赖植物为你提供所有的氧气，至少一开始不要。不要建得太大，要从小的开始，逐渐扩展。不要以为可以通过引进某种动物来控制另一种动物，从而掌控生命之网。不要低估细菌的力量。还有，看在上帝的分上，请不要再种牵牛花了。它们会霸占你的整个雨林。

1995年，哥伦比亚大学接管了生物圈2号的管理工作，希望把它变成一个巨大的研究实验室，但这一关系在2009年结束。2011年，亚利桑那大学接管了所有权和管理权，并且从艾德·巴斯那里获得了额外的2000万美元来支持相关研究。亚利桑那大学的科学家们在这个目前未封闭的设施中工作，研究气候变化、水流动力学和能源可持续性。

他们正在进行一些独特的实验，例如在景观演化观测站“观察泥土的生长”，研究物理和生物过程如何在极长时间内相互作用，影响景观的演化。因南极温室而出名的菲尔·萨德勒，希望在生物圈2号的一个房间里建造火星栖息地。具有讽刺意味的是，这曾是一项野心勃勃的计划：要创建一个迷你地球。

因此，无论是从心理学和工程学的角度，还是从我们在地球上掌握的现有知识来看，建立太空定居点将非常困难，但随着新技术的出现，又将具有可控性。但是从人类生物学角度呢？太空会杀死我们吗？在我们起飞之前，这个问题值得研究。

外层空间的什么是最有害的：没有空气，且充满了致命粒子，这些粒子以高能光子和高能原子核的形式存在。重力不足影响着身体的方方面面，你身体里的蛋白质甚至无法确定哪个方向朝上。有关太空航行的书籍和杂志文章经常把这种冒险比作穿越变幻莫测的海洋，前往新大陆。

我们的祖先是乘坐用原始工具手工制作的独木舟横渡南太平洋的。他们出发时从没想着要回来。他们在浩瀚的水面上度过几天、几周甚至几个月的时间，暴露在自然环境中，只有少量宝贵的食物和水。许多人在途中死去，但也有少数人抵达目的地并开始了新生活。

数万年前的这些早期迁徙无疑非常危险，但是水滴不会破坏你的DNA；海雾不会破坏你的脑细胞；波动的海浪也不会导致液体在你的眼睛里堆积并造成永久性的视网膜损伤。当最终到达陆地时，你仍然可以行走，不会因为双腿太过虚弱无法支撑自己而需要医生和工程师把你抬下船。而且，当到达目的地时，你很有可能会找到食物和水。

简而言之，生物可以在水里生存，不能在水里生存的生物则可以利用浮木穿过水面到达陆地。但太空是无菌的并且具有杀菌作用。在过去的成百上千年里，地球上的每一次旅行无论多么艰巨，与月球以外的太空旅行相比都相形见绌。如果换一个想法，那么第一代太空人的牺牲就会降到最低。

需要明确的是，从工程学的角度来看，太空旅行如今在技术上是可行的。毕竟50年前我们就把人类送上了月球。我们已经将探测器传送到太阳系以外，并且已经有探测器在金星、火星、土卫六、彗星67P/楚留莫夫-格拉西门科彗星和一些小行星的表面实现了软着陆。但是，许多医生认为，把人类送到月球以外的地方是非常危险的，几乎等同于杀人。

在美国，将人类送上火星是违法的。原因是宇航员作为一名联邦工作人员，他所遭受的预期辐射远远超过了美国职业安全与健康管理局规定的工作场所活动所允许的水平。在有些国家可以，因为他们没有这些讨厌的规定。但从法律上讲，在美国不行。NASA要么找到方法减少辐射暴露，要么改变规则允许更高的辐射暴露。他们正在研究前一种解决方案，但实际上是在朝着后一个方向努力，否则他们可能永远不能让火星宇航员离开地球。

然而，辐射暴露只是危险之一。NASA人类研究计划路线图确定了34种已知健康风险和232个风险知识“缺口”。例如，4种已知健康风险与辐射有关，包括太阳耀斑造成的辐射中毒、脑损伤、心脏损伤，以及普通癌症。但有关知识缺口方面，则在太空辐射对遗传、生育能力和不孕症的影响方面存在疑问。因此，健康风险可能比我们意识到的多得多。太空旅行的34种已知风险——这些风险大大超出了诸如火箭爆炸这一类的基本机械风险。

在这34种风险中，有3种是潜在的障碍因素：辐射、重力（或无重力），以及需要手术或复杂的医学治疗。这些风险有多么严重，人们更多的还是停留在理论层面上，并没有生物学上的事实验证。在此我要明确指出，正是在这个健康问题上，包括我自己在内的许多人与NASA之间形成了一种爱恨交加的关系。我们必须尊重NASA研究人类健康问题的诚意。

任何其他组织都没有在这个课题上投入这么多的资金。NASA是该领域无可争议的领导者，全世界都要向NASA寻求指导。我们都喜欢NASA。如果没有NASA，我们现在仍然被完全限制在地球上。但NASA也不是绝对正确的。关于其健康研究的方向、效率以及实用性，意见分歧很大：NASA的首要重点似乎是微重力环境下宇航员的健康和保护，但这种环境是可以避免而且应该避免的。

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