行星可持续科学与技术：整合天体土壤学、天体环境工程与天体栖息地工程推动太空探索

为解决太空探索中资源管理、废弃物回收及人类定居可持续性问题，研究人员开展行星可持续科学与技术(PSST)跨学科研究，提出整合Astro-Environmental Engineering、Astro-Soil Science和Astro-Habitat Engineering的创新框架，通过PRISMA系统综述218篇文献，构建基于Bloom分类法的教育体系，并开发原位资源利用(ISRU)、Sabatier反应等技术，为太空殖民提供伦理-技术-法律一体化解决方案。

　　

随着地球面临气候危机与资源枯竭，人类将目光投向太空殖民。但当前近地轨道已沦为"宇宙垃圾场"——35,750个可追踪碎片、640次碰撞事件，甚至月球表面堆积着200吨人类废弃物。更严峻的是，NASA的ARTEMIS II登月计划暴露人才短板：4名宇航员均无环境工程或土壤科学背景。这种"太空污染危机"与"专业人才断层"的双重困境，催生了由欧洲学者Antonis A. Zorpas和Vassilis J. Inglezakis主导的行星可持续科学与技术(PSST)研究，其成果发表于《Science of The Total Environment》。

研究团队采用PRISMA框架系统分析218篇文献，运用VOSviewer对235个空间碎片关键词进行共现网络分析，结合ESA和NASA的轨道监测数据，构建了包含Astro-Soil Science（天体土壤学）、Astro-Environmental Engineering（天体环境工程）、Astro-Habitat Engineering（天体栖息地工程）的三维理论模型。通过Delta II火箭残骸撞击事件等典型案例，量化评估了太空垃圾的动力学风险。

天体土壤学的突破
研究发现火星风化层经2%有机废料改良后可形成类土壤结构，通过模拟地球technosols（人工土壤）技术，证实玄武岩碎屑与回收有机物能构建支持植物生长的基质。但维生素B₁₂的缺乏揭示动物养殖在太空农业的必要性，这为闭环生态系统设计提供新思路。

环境工程技术革新
提出"废物变气体"(Trash-to-Gas)策略，采用OSCAR系统将宇航员排泄物转化为CH₄燃料。Sabatier反应器实现CO₂+4H₂→CH₄+2H₂O的循环，配合高压电解技术使水回收率达95%。光生物反应器(PBR)利用微藻将废气转化为氧气，这些技术构成ESA"零碎片计划"的核心。

栖息地工程的多维防护
针对宇宙辐射开发了含氢化硼的复合材料屏蔽层，结合火星熔岩管洞穴选址策略，将辐射暴露降低至地球背景值的1/10。通过模块化设计整合水培-气培系统，使每平方米种植面积的水耗减少至传统太空农业的30%。

研究最终提出基于Bloom分类法的教育框架，包含行星地质学、空间碎片动力学等23个课程模块，强调"伦理-技术-法律"三位一体的治理原则。这项研究不仅为太空殖民提供技术路线图，更警示人类：在跨越行星边界前，必须先建立超越地球思维的可持续范式。正如论文指出的，当Vanguard 1碎片还将继续环绕地球240年时，人类需要学会在宇宙中"不留痕迹地前行"。