譯者注：眾所周知，尿液是人類的一種排泄物，大多數都會被視作廢棄物直接拋棄。但其中包含著多種化學物質，比如水、鉀、鈣、尿素、鎂、尿酸、磷酸鹽和硫酸鹽等等，而且這些物質可以從中分離出來，制造肥料、藥物甚至火藥。但是在月球上，尿液除了回收其中的水份之外，還有其它用途嗎？

　　自從美國總統特朗普為美國宇航局（NASA）制定了 2024 年前重返月球的計劃以來，該機構及其合作伙伴一直在努力實現這一目標。就在上個月底，NASA 與三家公司簽訂了研發載人登月飛行器的合同。但登月僅僅是個開始，NASA 還計劃在 2020 年之前建立一個永久性的月球基地，并將其作為前往火星的跳板。

　　如果宇航員要在月球上長時間生活，他們就必須弄清楚如何在月球表面的風化層上生活。如果一切物資都從地球運送的話就太昂貴了，這意味著他們將不得不借助月球表面的有限資源進行創新。月球上的泥土是一種很好的建筑材料，而且月球南極的水冰可以用于制造火箭燃料。但有一點你可能猜不到，其中最熱門的日用品很可能就是宇航員自己的尿液。

　　圖：NASA 計劃 2024 年之前重返月球。

　　尿液的特殊用途：地質聚合物

　　今年年初的時候，一個歐洲研究團隊證明，人類尿液中含量僅次于水的第二種常見化合物——尿素，可以與月球上的泥土混合成為一種建筑材料。這種材料是一種地質聚合物（或者土工聚合物），它具有與混凝土相似的屬性，有可能用于建造月球的著陸點、棲息地和其它基礎設施。

　　在地球上，地質聚合物經常被用作傳統混凝土的環保替代品。混凝土的主要成分之一是水泥，制造過程需要 22 度的高溫，并且會釋放大量的二氧化碳。但是地質聚合物根本不需要太多能量，而且它使用的不是水泥，而是巖石粉末或者煤炭燃燒產生的煤灰粉末。當它與水和某些活性化合物混合時，就會產生一種類似于膩子一樣的物質，可以在干燥之前塑造成任何需要的形狀。

　　用磚建筑的效率太低，而且會限制建筑的種類，但 3D 打印機可以自主建造更復雜的棲息地。因此月球上的大多數基礎設施可能將由工業 3D 打印機完成。月球表面的風化層與飛灰有相似的化學成分，這使得地質聚合物成為月球上一種極具吸引力的建筑材料選擇。但地質聚合物也有缺點，它需要大量的水，這樣才能通過 3D 打印機的噴嘴流出。

　　圖：宇航員的尿液有大用處。

　　歐洲航天局先進概念研究團隊成員、該研究的合著者之一馬里斯·安霍夫說：“月球表面的水是非常非常寶貴的資源，所以我們這項研究的主要目標之一就是如何減少生產地質聚合物所需的水量。”

　　高級減水劑能夠用來降低混凝土和地質聚合物的用水量，并且保持其流動性。在地球上，高級減水劑通常使用的是萘和聚羧酸，但是安霍夫和同事們發現，尿素的效果也一樣好，而且很容易在月球上找到。與其過濾宇航員尿液中的廢棄物并回收廢水，還不如將尿液儲存在一個容器中，收集其中的尿素。

　　為了驗證這一想法，研究人員將人造尿素粉末與月球風化層的模擬物混合，然后在 3D 打印機中模擬使用這種材料。之后，他們將結果與傳統地質聚合物進行了比較。挪威東福爾大學的材料科學家、該研究的合著者之一安娜·莉娜·基尼克森說:“這種材料表現相當不錯，尤其是在避免裂紋形成方面。”

　　圖：從地球運輸物資費用昂貴。

　　尿素打造的地質聚合物還可以充當防輻射屏障

　　這種以尿液為原材料的聚合物還可以幫助宇航員在月球表面建造庇護所，使他們免受危險的電離輻射。月球沒有大氣層或強磁場來阻擋太陽輻射，這意味著宇航員在月球表面長期停留會增加患癌風險。地質聚合物已經成為地球上存儲核廢料的候選材料之一，因此同樣可以保護月球上的宇航員。但是，在月球上它不是為了防止輻射從建筑物中泄漏出來，而是阻止輻射進入建筑物。

　　歐洲航天局正在進行一項后續研究，來確定以尿素為原材料的地質聚合物是否能有效地屏蔽輻射。該機構還需要證明是否能夠在月球上制造這種材料。在他們最近的研究中，安霍夫和同事們在室溫下的露天環境中制造出了地質聚合物。但在月球表面的低重力真空環境下，3D 打印面臨的挑戰更高。地質聚合物還需要能夠承受月球 260 到-280 華氏度之間的巨大溫度波動。

　　圖：尿素為原材料打造的地質聚合物可以用于建造月球基地。

　　不同的聲音：沒那么多人撒尿

　　美國中佛羅里達大學的行星科學家、月球資源專家菲爾·梅茨格說，無論是否包括尿素，地質聚合物都有希望替代燒結方法，而燒結是科學家們正在探索的另一種月球建造方法。這種方法需要借助大量的能量爆破風化層，使其熔化在一起。

　　但其中的問題在于，在月球上很難獲得能量，而建造大型建筑需要兆瓦級的太陽能發電廠，并將其所有電力供應給燒結設施。以地質聚合物為基礎的建筑更容易規模化，但梅茨格懷疑尿液最終是否會成為月球上首選的高級減水劑。他認為，這種聚合物可能會從地球運輸或者從月球冰中開采出來。

　　梅茨格說:“我不知道尿液的產量是否足夠。我只是不認為會有那么多人在月球上撒尿。”NASA 也不太可能向月球發射裝滿尿液的火箭來彌補這一不足。

　　圖：月球南極存儲的水冰未來或許可以飲用。

　　尿液的其它用途：種植可能更適合

　　除了制造“水泥”，宇航員的尿液還有很多其它用途。一種選擇是回收并飲用它，就像宇航員在國際空間站所做的那樣。盡管月球南極有結冰的水，但目前還不清楚提取和使用這些水的難度有多大。其中還含有汞和硫化氫等有毒物質，這意味著必須經過凈化才能供人類安全飲用。

　　即使人類最終飲用的是月球水而不是回收的尿液，用宇航員的尿液作為地質聚合物可能仍然不是最好的選擇。相反，它可能更適合種植糧食。尿素能夠分解成氨和二氧化碳，而且某些類型的微生物擅長將氨轉化為硝酸鹽，這是一種常見的肥料。

　　這意味著它可以在獨立的生命支持系統中使用，從尿液中回收的水和尿素用作蔬菜種植的肥料。德國航空航天中心的研究人員多年來一直在人類尿液中種植蔬菜。2018 年年底，他們還發射了一顆衛星，在地球軌道上測試那種以尿液為肥料的迷你溫室模型。

　　圖：研究人員進行人類尿液培育植物實驗。

　　在貧瘠的月球環境中，每一滴液體都是寶貴的資源。因此，無論是用作建筑材料、肥料還是生命維持系統，在人類冒險進入太陽系的過程中，尿液似乎都將發揮重要的作用。（作者/剛）

總結

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