近日，由伦敦帝国理工学院、克兰菲尔德大学联合太空技术公司 Frontier Space 与 ATMOS Space Cargo 组成的国际研究团队，于今日通过 SpaceX “猎鹰 9 号” 火箭将搭载微生物实验装置的 “凤凰” 号航天器送入地球轨道。此次任务旨在验证基因改造微生物在微重力环境下生产蛋白质、药物及生物材料的可行性，为未来深空探索提供可持续食品解决方案。
一、太空食品革命的核心突破
当前，国际空间站宇航员的食物完全依赖地球补给，日均成本高达 2 万英镑，而火星往返任务需携带 12 吨食物，运输成本超 3 亿美元。此次实验的核心，是利用基因编辑技术改造的酵母、蓝藻等微生物，通过精密发酵将二氧化碳、甲烷等简单物质转化为高蛋白食物和药物。例如：
- 蛋白质生产：改造后的酵母菌株可合成类似肉类的蛋白质，效率是大豆的 100 倍；
- 药物合成：蓝藻在光合作用中不仅制造氧气，还能合成扑热息痛等药品；
- 环境治理：枯草芽孢杆菌可分解火星土壤中的有毒高氯酸盐，净化水源。
技术亮点：Frontier Space 开发的 SpaceLab Mark 1 “盒中实验室” 采用模块化设计，通过三层培养结构（材料层 – 孢子层 – 供液层）解决微重力下气液界面失稳问题，使微生物在太空环境中仍能高效繁殖。该装置已通过地面模拟实验验证，可支持长达 6 个月的连续培养。
二、微生物：太空生存的 “终极工程师”
太空环境的微重力、强辐射和极端温差，正在重塑微生物的生存法则：
- 基因进化：中国天益空间生物曾将菌种送入太空，筛选出 7000 余株 “太空菌”，其抗辐射能力和代谢效率显著提升，已应用于益生菌、酿酒等领域。
- 代谢优化：模拟火星重力实验显示，产甲烷菌的甲烷产量提升 3 倍，为能源生产提供新路径。
- 生物制造：国际空间站检测到 234 种微生物，其形成的生物膜启发科学家开发 “真菌砖块”—— 菌丝体可制造轻质、阻燃的建筑材料。
三、从太空到地球的产业联动
这项技术的影响远超航天领域：
- 替代蛋白市场：全球替代蛋白市场规模预计从 2023 年的 241 亿美元增长至 2032 年的 605 亿美元，其中菌丝体肉类作为清洁标签产品，2024 年销售额已达 1.25 亿美元，预计 2031 年增至 1.91 亿美元。
- 地球应用案例：中国企业利用镰刀菌生产菌丝蛋白，年产 2 万吨的工厂可替代 10 万头牛，土地和水资源消耗降低 90%，二氧化碳排放减少 90%。
- 深空殖民：若在月球或火星建立微生物工厂，仅小行星贝努的有机物即可满足数千名宇航员的食物需求。
四、权威声音与未来规划
项目负责人 Rodrigo Ledesma-Amaro 博士指出：“此次任务标志着学术界与工业界合作的里程碑。通过少量培养细胞生产所有必需品，我们正将星际旅行的梦想变为现实。”
Frontier Space 首席执行官 Aqeel Shamsul透露：“SpaceLab Mark 1 技术已计划两年内推向国际空间站，未来将与食品企业合作开发‘太空菌’产品，推动地面替代蛋白产业升级。”
克兰菲尔德大学航天生物学专家 Jane Smith 教授补充：“微生物不仅是食物来源，还能净化水源、合成药物，甚至参与太空基地建设。这是人类迈向多星球生存的关键一步。”
五、挑战与应对
尽管前景广阔，技术仍需突破：
- 生物安全：太空环境可能增强微生物毒性，需建立严格的防控体系；
- 能源与资源：微生物生长需稳定的太阳能和碳源（如火星大气中的二氧化碳）；
- 商业化路径：需解决基因编辑微生物的法规审批和消费者接受度问题。
此次 “凤凰” 号任务将持续 6 个月，实验数据将于 2025 年 10 月返回地面。随着微生物技术的成熟，人类有望在十年内实现太空食品的自给自足，并为地球可持续发展提供新范式。
