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“月宫一号”牛在哪


稿源:光明日报 编辑:庄泽帆 发布时间:2018-01-30 13:44      【选择字号:

  1月26日,准备入舱换班的一组志愿者入舱前宣誓。新华社记者罗晓光摄

  月球,作为地球的近邻,自古以来便是人们的关注焦点。在我国传统神话故事中,人们想象月球上有宫殿,称其为“月宫”“蟾宫”。这些古代人民浪漫瑰丽的想象,今天正逐渐成为现实。“月宫一号”作为我国首个、世界第三个生物再生生命保障系统地基综合实验装置,以及世界首个成功的四生物链环人工闭合生态系统,将为我国的载人航天工程与探月工程,提供重要支撑。

  当然,大家一定对“生物再生生命保障系统”以及“四生物链环”这两个词感到陌生。我们知道,生命保障是载人航天的一项关键技术。宇航员离开地球,在遥远的太空中生存,离不开空气、水和食物。然而,目前的载人飞行器和空间站中,所采用的生命保障系统为携带式或物理化学再生式,其往往需要在一定周期内对物料进行补充,以维持生命保障系统的正常运行。而人类在未来进行深空探测,构建月球、火星基地,由于距离遥远,运输成本极高,因此需要“生物再生生命保障系统”。其利用生物技术,原位循环再生人类生存所需的氧气、水和食物,通过系统内循环的方式,减少外部物料输入,提高系统闭合程度,降低运营成本。

  在正式进行火星、月球基地建设之前,需要建立地基综合实验验证系统进行技术验证。前面我们提到,我国是世界上除俄罗斯与美国外,第三个建立此类系统的国家。从结果上来说,中国、俄罗斯、美国的系统都获得了成功,但是从技术上来说,我国的技术显然要更高。原因就在于,俄美所采取的技术,都是由人-植物组成的“两生物链环系统”,而我国采取的是由人-植物-动物-微生物组成的“四生物链环系统”。

  一个生态系统中,物种数越多,其稳定性就越强,当然这也意味着技术复杂度也越高。美国和日本曾经尝试过四生物链环系统,但都以失败告终。而“月宫一号”在2013年建成,并于2014年成功进行3人105天的长期密闭实验,系统闭合度达到了97%,循环再生了100%的氧气和水,55%的食物。这标志着我国的生物再生生命保障技术已经达到了世界领先水平。

  当然,对于该项技术的研究探索步伐不会就此停止。经过三年的研究和发展,就在2017年5月10日,“月宫一号”开始了新的征程——进行长达一年的长期密闭实验。这个被称为“月宫365”的实验让两组共八名志愿者进入“月宫一号”中生活。在2017年7月9日,一组四名志愿者在入驻60日后,与二组四名志愿者换班;而在2018年1月26日,二组志愿者结束其200天的舱内居住生涯,与一组志愿者再次换班。在两次换班的过程中,“月宫一号”内部在较长时间内有八人进驻。在这种人数增加一倍,二氧化碳产生量增加近乎一倍的状况下,空气循环系统经受住了考验,这也证明了“月宫一号”这一四生物链环系统的稳定性。

  而二组志愿者200天的连续驻留时长,也打破了由俄罗斯科研人员创造的连续驻留180天的世界纪录。同时,“月宫365”实验也自此进入冲刺期,一组志愿者们将完成最后105天的实验。2018年5月,如果实验最终成功完成,将刷新人工闭合生态系统的连续运行时长纪录,在人类航天事业的长卷中,留下一笔壮丽的“中国红”。 (作者:姚智恺,系“月宫一号”团队成员、北京航空航天大学研究生)