为支持长期月球任务，满足宇航员的食物和氧气需求，降低从地球运输的高昂成本，慕尼黑工业大学研究小组深入分析了利用月球当地资源建造光生物反应器(PBR)的可行性。相关研究结果近日发表在《Acta Astronautica》期刊上。

光生物反应器(PBR)概念基于封闭生物系统，如藻类，为其提供二氧化碳和水等生存必需原材料，并收集氧气和藻类等“废弃物”。设计合理的PBR，尤其是藻类选择得当，可高效产出有用物质，减少浪费。然而，月球表面环境恶劣，PBR需封闭在保护系统中，免受阳光直射等辐射伤害。如何利用月球资源建造这样的保护系统，是研究重点。

研究小组考虑了“管状”气升系统和平板气升系统(FPA)两种光生物反应器。FPA型效率更高，但维护成本也相应增加。假设月球发射成本高昂，建造任一系统均可节省数百万美元成本，管状系统节省潜力更大，利用当地资源建造或可节省高达5000万美元。月球资源丰富，利用月球风化层制造金属材料的研究已取得进展。但PBR内部藻类需光照，内部照明耗能大，需LED等先进元件;外部光照则需透明玻璃外壳，目前利用月球资源制造透明玻璃仍是研究难题。LED等电子产品及塑料部件的本地生产也面临挑战，不过，藻类本身或可作为塑料生物原料。

磷是生命关键元素，需在月球上收集以支持生物长期存在。然而，碳、氮、氯等藻类生存必需元素在月球上相对稀少。研究建议回收宇航员废水，实现元素“闭环”利用。为将PBR作为长期月球任务关键组成部分，研究小组提出混合方法，结合传统原位资源利用(ISRU)方法生产氧气，同时利用PBR进行食物和氧气生产。

更多信息： Lina Salman 等，《利用当地资源在月球上原位制造光生物反应器》，《宇航学报》(2025)。期刊信息： Acta Astronautica