幾周前，我飢腸轆轆地來到紐約市布魯克林海軍造船廠，準備體驗一場獨特的烹飪之旅。美國國家航空航天局 (NASA) 和加拿大航天局 (Canadian Space Agency) 深空食物挑戰賽的決賽選手從全球各地趕來，展示未來宇航員如何能夠種植自己的食物。我品嚐了一小杯覆盆子巧克力慕斯。
“太空中的挑戰是：你不能帶奶牛或雞，”Nature’s Fynd（一家位於芝加哥的公司，開發微生物蛋白，並且有一支決賽隊伍參加比賽）的首席營銷官卡魯娜·拉瓦爾 (Karuna Rawal) 說道，當時我正在吃慕斯，慕斯是用微小的真菌製成的。*（覆盆子只是覆盆子。）我原本以為它會嚐起來像粗糙、平淡的蛋白質粉，但它卻順滑而濃郁。我意猶未盡，又吃了真菌“肉丸”配番茄醬，它和任何我吃過的肉類替代品一樣像肉。
對於大多數人來說，“太空食品”這個詞很可能會讓人聯想到粉狀、易碎的“宇航員冰淇淋”，但這實際上主要是個誤傳。易碎的食物在航天學中是絕對禁止的，因為在微重力下漂浮的碎屑會對精密的航天器元件造成難以估量的破壞。國際空間站的訪客通常吃真空密封包裝中更堅固、不易腐爛的食物。在過去，阿波羅時代的宇航員享用冷凍乾燥、立方體形狀的美味佳餚，如鮮蝦雞尾酒和棗子水果蛋糕。其中一些顯然很美味。“幸福就是早餐吃培根方塊，”阿波羅 8 號 宇航員吉姆·洛弗爾 (Jim Lovell) 在 1968 年前往月球途中宣稱。
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但是，前往火星或更遠的地方可能需要一種完全不同的方法。如果沒有穩定（且極其昂貴）的補給品運輸流，未來的太空棲息地和外星前哨站將需要充當高度工程化、自我封閉的生態系統，以種植令人滿意且健康的食物。
這就是 2021 年啟動的深空食物挑戰賽的全部意義所在。今年，11 支美國團隊和 6 支國際團隊提出了大膽的生命迴圈微型化構想，從概念性的第一階段進入到發展性的第二階段，他們在第二階段建造並展示了他們高科技農業發明的“廚房規模”原型。此外，又有 12 支美國團隊和 2 支國際團隊加入了第二階段的比賽。在布魯克林舉行的五月活動中，加冕的 8 個第二階段獲勝者將進入第三階段，製作“全尺寸”演示。美國團隊獲得了 15 萬美元的支票。
“如果我們想真正成為一個多行星物種，我們必須學會如何減少或切斷連線我們與地球的臍帶，”第二階段的獲勝者之一 Kernel Deltech 團隊負責人巴勃羅·德萊昂 (Pablo de León) 說道，Kernel Deltech 是 Eternal Bioworks 公司的太空部門。這家位於佛羅里達州的團隊帶來了一個鑄鐵煎鍋，用於煎炸人造乳酪片，搭配人造漢堡肉餅。這兩種食物都是用一種富含蛋白質的真菌 Fusarium venenatum 製成的。
這種真菌已有數十年的食用歷史，也被肉類替代品牌 Quorn 使用。Kernel Deltech 團隊開發了緊湊型生物反應器，可以在微重力條件下以非常有限的資源生長和收穫真菌。結果是一種灰色的、富含蛋白質的粉末。它視覺上轉變為類似漢堡和乳酪的肉餅令人印象深刻，但漢堡沒有味道且糊狀，乳酪是人造的且黏糊糊的。我會說它有“改進的空間”。
NASA 太空作物生產高階專案經理拉爾夫·弗裡奇 (Ralph Fritsche) 驚訝地發現，真菌是當天明顯的贏家。他說，到目前為止，大多數太空食品研究都集中在植物上。“因此，這對我來說有點像一個警鐘”，要進一步探索真菌的可能性，弗裡奇說道。國際決賽團隊 Mycorena（來自瑞典哥德堡）的成員克里斯蒂娜·卡爾森 (Kristina Karlsson) 說，這些是“非常通用的生物，可以利用許多不同的來源作為基質來生長”。Mycorena 的系統透過餵養由真菌來源的二氧化碳滋養的微藻來生長真菌。
國際團隊 Solar Foods（來自芬蘭拉彭蘭塔）為他們的富含蛋白質的粉末採取了不同的方法：細菌。該團隊在活動中的代表阿圖·盧卡寧 (Arttu Luukanen) 向我提供了一塊用該粉末製成的鮮黃色幸運餅乾。Solar Foods 使用安全的微生物，這些微生物可以代謝氫氣以生長。氫氣在航天器上很容易獲得，它是標準生命支援系統的副產品，該系統透過電解分解水分子來產生可呼吸的氧氣。盧卡寧說，剩餘的氫氣通常會被丟棄，但 Solar Foods 的系統反而會重新利用這種氣體來生長其微生物蛋白。
結果是一種名為 Solein 的鮮黃色粉末，看起來像薑黃，包含所有必需氨基酸，並且可以很容易地融入幾乎任何菜餚中。雖然我給 Solein 幸運餅乾一些寬容，因為它可能是從芬蘭一路運來的，但它非常難嚼。“我嘗試過他們在各種食物中使用 Solein，味道都很棒，”NASA 的弗裡奇說。
其他決賽選手也依賴太空棲息地的氫氣。Air Company 是一家位於布魯克林的公司，該公司將捕獲的二氧化碳轉化為可持續航空燃料，它利用氫氣——以及二氧化碳，實際上二氧化碳將來自宇航員的呼吸——來製造乙醇，即飲料中令人興奮的酒精。（一個令人掃興的事實：乙醇隨後被用於餵養和生長營養酵母，而不是用來釀製飲料。）Air Company 的聯合創始人斯塔福德·希恩 (Stafford Sheehan) 說：“我認為，我們的技術可以提供食物金字塔的底部，即基礎。”
為了實現一些飲食多樣性，其他團隊的目標是使用更大、宏觀的生物。Nolux 是來自加州大學河濱分校和特拉華大學的研究人員組成的團隊，他們開發了一種人工光合作用方法，可以在沒有陽光的情況下種植平菇。他們的方法，發表在《自然·食品》上，使用電解將撥出的二氧化碳和水轉化為氧氣和醋酸鹽。然後將醋酸鹽泵入生長室，以餵養蘑菇，蘑菇可以在黑暗中在幾周內長胖。該過程也適用於藻類和酵母，並且比光合作用更有效地將能量轉化為生物質。
“該系統的美妙之處在於它的效率，”Nolux 團隊成員馬庫斯·哈蘭德-鄧納威 (Marcus Harland-Dunaway) 說道。他說，該團隊現在正在努力對更多傳統作物進行基因改造，以從這種替代能源中獲取能量。
最引人注目的展示屬於總部位於佛羅里達州的星際實驗室，該實驗室開發了一個系統，可以種植植物、蘑菇和昆蟲——每種都在其自己的小立方體中。“這意義重大，”Nolux 團隊成員安德烈斯·納爾瓦埃斯 (Andrés Narvaez) 談到星際實驗室的模組化展示時說道。分隔的生長立方體將允許宇航員農民單獨控制每個立方體的環境條件。該團隊展示了巨大的蘑菇、綠葉蔬菜和黑水虻幼蟲，這些幼蟲透過從坡道上滾落“自行收穫”（該過程需要修改才能在微重力條件下工作），在那裡它們被收集並粉碎成富含蛋白質的粉末。對我來說幸運的是，該團隊沒有提供任何幼蟲樣品，但它確實提供了一些美味的微型蔬菜。
宇宙之謎 (Enigma of the Cosmos) 是來自 GAIA Project Australia 公司的團隊，也開發了一種緊湊型、高科技的系統來種植綠葉蔬菜。新聞稿稱，它的系統只有兩平方米（21.5 平方英尺）大小，每天可以生產多達 1.6 磅的綠葉蔬菜和微型蔬菜。
最後，我參觀了與眾不同的獲勝者：Ascent Technologies，唯一一家解決微重力下安全烹飪食物問題的團隊。它的系統名為 SATED（安全電器、整潔、高效和美味），是一種食品加工機大小的離心烤箱，它在旋轉時進行烹飪。在活動中，SATED 端上了一個圓柱形披薩——可以說是更像意式餡餅或甚至可能是卡爾佐內餡餅——乳酪和配料朝內。在很大程度上是因為它真的只是一個普通的、樸實無華的披薩，它確實很美味。
Ascent Technologies 的創始人吉姆·西爾斯 (Jim Sears) 在活動的直播中說：“它完全是溫度控制的，超級安全——不可能把烹飪搞砸，不可能產生煙霧，甚至不可能在這裡燒焦你的食物。”
宇航員並不是唯一可以從這些創新中受益的人，因為這些團隊還被要求考慮他們的發明如何幫助養活地球上的人類。聯合國糧食及農業組織估計，到 2050 年，糧食產量必須增加 60%，才能養活近 100 億人口。與此同時，氣候變化將繼續威脅世界各地的主要農作物，導致全球糧食不安全。此外，當前的糧食系統貢獻了20% 到 40% 的所有溫室氣體排放。這些旨在在資源有限的太空真空中工作的創新，也可以更可持續地養活地球上不斷增長的人口，並解決不適宜居住的氣候條件下的糧食不安全問題。
“每一項[這些技術]都旨在實現可持續性，”弗裡奇說道。“我認為這是其魅力的一部分。”
弗裡奇說，比賽的第二階段超出了他的預期。“會議期間，我坐在那裡想，‘嗯，我們要讓這些人在第三階段做什麼？’”他說，合乎邏輯的下一步是測試設計的耐用性和長期安全性。
最終，食物還需要對宇航員有吸引力。“如果宇航員不喜歡提供給他們的東西，從長遠來看，他們就不會吃它，”弗裡奇說道。蛋白質粉，無論是用真菌、幼蟲還是營養酵母製成的，都需要在航天器的廚房中轉化為有吸引力的食物，以滿足任何機組人員對美味佳餚的生理和心理飢餓感。
為了所有未來宇航員的利益，讓我們希望至少有人能弄清楚如何將任何這些原料變成美味的人造培根方塊。
*編者注（2023 年 6 月 12 日）：此句在釋出後進行了編輯，以更正卡魯娜·拉瓦爾 (Karuna Rawal) 的名字。