叶健文，逯耀锋，黄悟哲，吴赴清，陈国强*

（1.清华大学生命科学院，北京100084；2.中国载人航天工程办公室，北京100034）

1 引言

开展长周期、远距离、多乘员的载人深空探测和地外星球驻留是未来载人航天发展的必然方向。但由于空间飞行中以及星球表面均缺乏人类生存必需的物质资源供给，因此需要探索如何利用生物技术改造生物体，使其可在空间环境下实现废弃物转化［1-2］、星球资源原位利用、必需物质生产、星球环境地球化［3］等任务。

近年来，随着合成生物学等技术的迅速发展，研究人员可将微生物作为细胞工厂，通过工程化手段对其进行改造［4-5］，改造后的微生物可高效转化利用多种物质或可生产出具有不同性质的生物材料［6-7］。因此，研究在空间环境下利用改造后的微生物进行无灭菌开放的高密度培养，如工程改造的嗜盐单胞菌TD在三段式补料开放发酵中干重超80 g/L［8］，从而转化载人航天任务中不断产生的生活废弃物［9-10］，或利用地外星球的特有资源，实现材料等物质资源的生物合成，例如在太空合成生物基可降解材料、生物质能源等，已经成为具有战略意义的研究方向之一。但是，由于载人航天飞行任务的特殊性，受限于上行资源条件约束，开展此类研究的实验装置必须实现轻量化；考虑到飞行乘组操作要求，此类实验设计还必须简便、易操作；鉴于空间环境中可利用资源的匮乏，在工艺流程中必须考虑资源更加高效地循环利用。现阶段，由于存在设备组装装载复杂、发酵生产工艺可操作难度大、资源循环利用困难等问题，限制了利用高速生长的微生物转化月球上废弃物为生物塑料的可行性尝试。……