月球靴竟是用奇妙的生物材料汗液和真菌研发
【菜科解读】
2016年，伦敦设计师利兹乔卡约洛（Liz Ciokajlo）收到纽约现代艺术博物馆 MoMA的委托，请她重新帮忙设计月球靴。
月球靴的灵感源自美国阿波罗登月工程宇航员所穿的鞋子，看起来就像毛茸茸的雪地靴。
月球靴于1972年发射升空，当时正值月球探测任务的高潮，它是20世纪塑料时代的标志，博物馆馆长们希望能有一个全新的版本。
乔卡约洛知道，只有生物材料才能在后塑料时代发挥作用，但这位设计师也希望有个全新的目的地来帮助启发灵感。
乔卡约洛想到，我们这代人对太空旅行的痴迷不再是月球，而是火星。
而火星可以帮助她真正跳出固有的思维模式。
乔卡约洛说：火星始终是个神秘而充满想象的地方。
这些想法促使乔卡约洛研发出一种奇妙的生物材料，这种材料已经引起了建筑材料创新工程师和美国宇航局 NASA、欧洲航天局 ESA等顶级航天机构的注意。
她的最终设计是一款高挑的女性靴子，外观看起来粗糙，可以在飞船上生产，使用的材料几乎只有人类的汗液和真菌孢子，非常适合带着有限行李前往火星进行7个月太空旅行。
菌丝体有惊人的特性。
它是一种很好的循环利用材料，因为它利用基质 如锯末或农业废料来制造更多的材料，并且在合适的条件下具有几乎无限增长的潜力。
它能承受比传统混凝土更大的压力而不断裂，是一种已知的绝缘体和阻燃剂，甚至能在太空任务中提供辐射防护。
图2：火星靴的外部是由菌丝体制成的，而内部是棉麻复合菌丝体材料
为了重新设计太空靴子，乔卡约洛想用人体作为部分制造材料的来源，并最终决定使用汗液。
在太空探索中，利用排汗机制并不是新鲜事物，国际空间站目前将宇航员的尿液和汗液回收制造饮用水。
但是用其制造鞋子，则是全新理念。
乔卡约洛认为，在前往火星的长途旅行中，这可能会让宇航员感到离家更近。
菌丝体在太空中的使用超越了物质创新。
在研究过程中，乔卡约洛偶然发现了一本1893年的女权主义小说，书中把火星想象成一个性别角色颠倒的星球，这就是为什么她的作品是女性靴子的原因。
这部小说促使乔卡约洛设想出一个新的社会，在那里生物材料提供了一种与我们周围环境互动的新方式。
就连靴子的名字卡斯基亚 Caskia也来自小说，它是火星上唯一一个男女地位平等的地区名称。
乔卡约洛的设计仍然处于假设状态，因为为现代艺术博物馆提交的真正靴子，以及目前正在伦敦设计博物馆展出的靴子，确实使用了菌丝体，但没有使用人类汗液，因为他们的时间实在太紧迫了。
不过，科学可以证实他们设想的可行性。
菌丝材料可以通过多种方式形成。
如果你有固体废物 如锯屑，你要为它消毒，并加入真菌，这样它就可以开始生长蔓延。
通过在温度和湿度可控的条件下孵育，白色的脉菌丝就会变得紧密，形成纤维状的固体物质。
这就是美国宇航局和欧洲航天局希望将菌丝体用于火星基地的方法。
对于火星靴来说，一种特殊类型的真菌 有500多万个物种在过滤出杂质后，会以人体汗液中稀释的营养物质为生。
还有蒙塔尔蒂所谓的湿材料，这种材料将利用模具直接包裹宇航员的脚，并通过产生汗液来维持。
在这两种方法中，真菌的生长都可以通过加热到70或80摄氏度来停止，这意味着要么在地球上使用烤箱，要么在火星或外太空将其置于高温环境中。
图3：脉菌丝统称为菌丝体，是真菌中最大的部分
欧洲航天局也同样在推进菌丝体的研究。
在与蒙塔尔蒂和乌得勒支大学合作的一个项目中，该机构正在探索真菌是否可以用于在太空中建造建筑物，比如实验室和其他设施。
从地球上发射完全成形的火星设施是相当昂贵的，负载价格在每磅10000美元左右。
在火星上采矿也存在问题，而且成本高昂。
再加上目前一直存在的如何管理太空垃圾的问题，菌丝的分解和回收能力开始显示出优势。
研究团队在10月份取得了初步成果，蒙塔尔蒂说这让人感觉非常兴奋。
欧洲航天局仍在反复检查这些结果，所以现在还没有公开相关发现。
这位工程师梦想着将菌丝体与3D打印技术结合起来，甚至可以通过基因操作来获得更多的选择。
在大西洋的另一边，美国宇航局也在研究，他们的火星任务是否能在火星上建设表面结构。
美国人正在考虑在地球上生产一种带有菌丝体的柔性塑料壳，然后在火星上激活真菌促使其生长。
这样一来，一层薄膜可以在几天或几周内变成厚屋顶或厚墙。
而且，这种建筑可以是可塑型的：当它们的原料被消耗，理想温度被降低，或者菌丝被热量杀死时，真菌就会停止生长。
若需要修复，休眠的真菌就会重新活跃起来。
除了建造太空设施，菌丝体最吸引人的方面之一是，某些真菌表达黑色素的能力。
黑色素是一种生物分子，可以保护人类免受宇宙辐射的伤害。
蒙塔尔蒂和欧洲航天局将此属性作为项目的一部分进行了测试。
图4：靴子的大部分是由菌丝体构成的，而白色的鞋底则是独立形状的3D打印塑料
对许多人来说，菌丝体提供了循环经济的黄金范例。
废物可以作为菌丝体的营养来源，产生的材料具有潜在的生物可降解性，就像木头一样。
如果美国宇航局和欧洲航天局的实验成功，少量真菌孢子就可以为火星上的人类定居点提供初期支持。
从少量的孢子中，他们可以复制并找到宇航员在这颗红色星球上行走的几十种用途。
如果乔卡约洛和蒙塔尔蒂的设计有效，他们设计的鞋子也会以真菌的形式被赋予生命。
一种降低在月球上丢失太阳能漫游车风险的新方法
大多数用于太阳能供电的长距离导线规划算法没有主动考虑可能的导航延迟。
在这里，虚白色路径显示了一个计划，该计划将PSR内的漫游车尽快引向阳光，但它对可能的延迟没有弹性，这种延迟将导致漫游车落后于计划，并错过关键的太阳能充电事件。
另一方面，主动考虑延迟 蓝线的规划策略将使漫游车走上潜在的更长但更安全的轨迹。
鸣谢:uux.cn/背景图像和蝰蛇漫游者渲染:美国宇航局和亚利桑那州立大学。
据美国物理学家组织网（英格丽德·法德利）：美国宇航局和世界各地的其他太空机构定期向太空发送机器人和自动飞行器，以探索太阳系中的行星和其他天体。
这些任务可以大大提高我们对太阳系其他地方的环境和资源的了解。
多伦多大学航空航天研究所和美国宇航局喷气推进实验室 JPL的研究人员最近进行了一项研究，探索可以提高使用太阳能漫游车进行月球探索的有效性和成功率的回收策略。
他们的论文预先发表在arXiv上，介绍了一种新的方法，可以帮助太阳能漫游车安全地离开月球上永久的阴影区域。
领导这项研究的研究员Opvier Lamarre告诉Phys.org:近年来，几个国家已经表示对探索月球南极感兴趣，包括美国、中国、印度、俄国和其他国家。
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他们中的大多数人计划使用太阳能漫游车来探索经常处于阴影中的区域 称为永久阴影区，或PSRs，我们怀疑这些区域可能包含大量的水冰。
可以想象，用太阳能漫游车进入PSR是一项冒险的尝试！如果漫游车因故障而延迟，它可能无法在能量耗尽前回到阳光中。
太阳能漫游车在能效方面有许多优势，但它们受到依赖太阳光运行的限制。
由于月球上的一些区域永久处于阴影中，漫游者对阳光的依赖可能会阻止他们安全地探索然后离开这些区域，导致他们在执行任务时耗尽能量。
拉马尔和他的同事最近工作的一个关键目标是量化失去太阳能漫游车的概率，因为他们正在探索月球上的这些阴影区域。
此外，该小组希望设计一种方法，帮助最大限度地提高太阳能漫游车安全完成任务的概率。
首先，我们需要定义太阳能漫游车在月球南极‘安全’意味着什么，拉马尔解释道。
为了做到这一点，我们关注漫游车在什么地方、什么时间离开PSR，以及它的电池还剩多少能量。
这表明了漫游车在下一段任务之前是否可以在原地冬眠 因此，在那之前保持安全。
然后，我们计算一种在线遍历规划方法，漫游车可以从任何起始状态 包括PSRs内部开始遵循该方法，以最大化其生存概率。
拉马尔及其同事概述的规划方法被称为恢复政策，因为它本质上是一种后备策略，允许漫游车最大限度地增加到达安全的机会 即阳光将到达的区域，为其电池充电。
在他们的论文中，研究人员表明，在这种情况下计算这种复苏政策可能具有挑战性，因为它需要几个近似值，如果非常不正确，可能会影响整体预测的可靠性。
例如，时间是我们状态空间的连续维度，需要离散化，拉马尔说。
我们需要确保这种近似/离散化不会危险地扭曲对故障概率的预测。
在月球南极，太阳光照是高度动态的；附近的山脉和环形山可能会在地表投下巨大的阴影。
如果与 近似政策假设相比，漫游者稍微落后于计划，它可能会错过关键的太阳能充电期。
如果比政策设想的提前一点，也是如此。
由于这些时间近似值极大地影响了太阳能漫游车回收政策的可靠性，拉马尔和他的同事们保持了高度保守。
这最终将失败的风险降至最低，同时增加了该策略在现实任务中保持安全的可能性。
我们认为这种方法在许多方面都是有用的，拉马尔说。
首先，它代表着向远程自主移动规划算法迈出了一步，该算法主动考虑 或‘推理’太阳能漫游车的风险。
此外，我们的技术可以成为人类操作员在月球南极制定新的月球车任务的有用工具 它可以用于着陆点选择、全球遍历规划和风险预测等，甚至可以通过地面回路操作支持正在进行的任务。
在未来，这个研究小组引入的回收政策可以应用于月球上的真实世界探索任务，以降低在阴影区域丢失太阳能漫游车的风险。
由于最近的研究是与美国宇航局的JPL合作进行的，这种方法很快就可以在各种现实的月球场景中进行测试。
到目前为止，我们使用Cabeus环形山的轨道数据测试了我们的方法，但我们希望使用美国宇航局定制的太阳照明地图，并将我们的技术应用于月球南极的许多其他区域，这些区域有一天将被机器人或载人任务访问，如Shackleton，Faustini，Nobile，Haworth和Shoemaker环形山，Lamarre补充道。
此外，我们目前正在研究新一代风险预测远程导航算法，用于利用太阳能漫游车探索月球南极。
月球，太阳系中第五大行星地球卫星
例如在我们民间最有名是嫦娥奔月，这个神话故事一直流芳百世。
许多科学家一直在探索其中奥秘，，最终在1969年时候宇航员终于登上了月亮，开启了对外空世界新的探索篇章。
月球简介图片中就是我们地球的卫星，这是太阳系中第五大行星。
月球直径是地球的四分之一，质量是地球的八十一分之一，距离地球有38万千米，其质量在太阳系中最大，对于月球形成，一些科学家推测可能是在45亿年前。
在月球表面有阴暗和明亮区域，亮区是高地，称为月陆;暗区是平原，称为月海。
月球的表面被巨大的玄武岩层所覆盖，除了玄武岩构造，月球的阴暗区，还存在其他火山特征。
大部分月球火山的年龄在30-40亿年之间;典型的阴暗区平原，年龄为35亿年;最年轻的月球火山也有1亿年的历史。
月食现象是指当月球行至地球的阴影后时，太阳光被地球遮住。
月食现象可分为月偏食、月全食两种，当月球只有部分进入地球的本影时，就会出现月偏食;而当整个月球进入地球的本影之时，就会出现月全食。
人类登月在1969年7月时候，美国阿波罗载着三位宇航员成功登上了月球，这是人类历史上首次出现。
直到今天，月球上一共插上了6面美国国旗。
据有关报道，在美国登陆月球之后看到了外星人的采矿器和一些外星飞船。
在2013年中国嫦娥三号机器人首次登陆了月球，圆了国人多年的探月梦。
接下来重点就是嫦娥四号选择是难度极大的月球背面登陆，希望中国嫦娥四号能成功发射，能成功着陆月球背面，成功向地球人类送回珍贵的月球数据。
