人类的太空飞行可以被看作是一次长期的，深入森林的露营之旅。这需要带上你的必需品(食物、住所等)，并把所有的垃圾打包。根据露营旅行的时间长短，有时由于重量和体积的限制，所有需要的物资都不能带来——想想水，一个过滤系统如何包装，而不是两个星期的水瓶。

美国宇航局的“月球到火星”计划将包括比以往任何时候都要远离地球的任务，而且需要依赖与地球无关的技术，因为亚马逊Prime不能在两天内把新设备或额外的食物运到那里。在国际空间站(ISS)上发现的环境控制和生命支持系统(ECLSS)可以满足人类所有的新陈代谢需求，这是目前长期太空飞行任务的标准。三种不同的主要设备被用来为宇航员提供可呼吸的空气，通过清除二氧化碳和提供氧气。虽然美国宇航局认为这对于近地轨道(LEO)任务来说是可以的，但他们对支持人类在太空执行进一步任务的其他方式很感兴趣。

最近，美国宇航局再次对利用藻类作为ECLSS的多功能方法感兴趣。有许多藻类支持陆地生命的例子，包括提供我们今天呼吸的大部分氧气，同时消耗大气中发现的二氧化碳。藻类培养还具有通过生物质生产提供营养补充、将人类废物转化为清洁的灰水的潜力，藻类生长的水可用于控制舱室热环境和提供辐射屏蔽。

在太空中使用藻类的一些好处来自它适应环境的能力。例如，当你增加培养物中二氧化碳的含量时，藻类会被动地增加氧气的产量。如果你剧烈运动，你的呼吸会产生更多的二氧化碳，但你也会消耗额外的氧气。此外，还可以为ECLSS系统节省体积、能量和体积。如果一种藻类能够处理六种不同的人类代谢功能，那么就不需要发送那么多的系统。

我的博士研究重点是利用藻类同时进行空气再生和热控制。目前，国际空间站的热控制系统使用一系列嵌在舱室壁上的冷却水回路或线圈。当水在回路中流动时，它会吸收热量并升温。在一定的温度下，现在已经变暖的水经过一个冷接触板，将热量辐射到太空中，让新冷却的水回到机舱回路。由于已经为这些水循环分配了空间，我的想法是用藻类填满这些水循环，这样它们也可以通过光合作用提供空气的再生。

藻类光生物反应器在模拟的航天器舱室条件下培养藻类。测量藻类的产量，以确定满足所有人类代谢需求所需的培养量。版权:Emily Matula

然而，一个主要的未知是藻类对某种程度上广泛和快速的热波动的反应。这些温度的变化会给藻类培养带来很大的压力，就像考试时坐在超级空调教室里一样，这种压力会降低培养物的CO2/O2交换效率。我现在正在测量藻类在热循环时的汇率，就像它们在国际空间站的冷却循环中一样。这些实验的结果将有助于确定，如果一个工程师想要用一种培养方法同时提供空气再生和热控制，需要多少藻类。使用这种多功能系统可以节省系统发射的质量、功率和体积，允许这些资源用于更多的科学有效载荷或其他必要的任务。