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听“月宫一号”总设计师讲述月宫生活
2014年07月17日

  在科幻电影中驾驶着飞行器在星际探索或者在外星球工作、生活的场景早已被人们熟知,但要真正成为现实就需要建立一个类似地球的生态环境,要有充足的氧气、水和食物来保障人的生存需要。目前,这是很多国家航天研究的前沿课题。2014年5月20日,我国首个生命保障人工闭合生态系统地基试验装置“月宫一号”成功完成了首次长期多人密闭试验,使航天员长期在太空生活成为了可能。

  7月15日,在2014中国科协夏季科学展的科学讲坛上,“月宫一号”总设计师、首席科学家、北京航空航天大学生物与医学工程学院教授刘红为公众讲述了《月宫的生活》。

  “月宫一号”完成105天封闭科学试验

  自2004年起,北京航空航天大学刘红科研团队开展了“月宫一号”相关研究。从“月宫一号”的理论和技术研究、舱室系统的工程设计、施工组织和质量监督、系统内关键设备安装、系统联合调试到长期多人密闭科学技术试验,均由团队独立完成,具有完全的自主知识产权。

  “月宫一号”全称为“月球基地生命保障人工闭合生态系统地基试验装置”。它基于生态系统原理将生物技术与工程控制技术有机结合,构建由植物、动物、微生物组成的人工闭合生态系统。人类生活所必需的物质,如氧气、水和食物,可以在系统内循环再生,为人类提供类似地球生态环境的生命保障。

  “月宫一号”由1个综合舱和两个植物舱组成,总面积为160平方米,总体积500立方米。其中,综合舱包括居住间、工作间、洗漱间、废物处理间等。每个植物舱分隔为2个植物种植室,可以根据不同植物生长需要独立控制环境条件。

  2014年5月20日,在北京航空航天大学校园内,三位乘员谢倍珍、董琛、王敏娟伴随着众人的掌声,微笑着从“月宫一号”密闭舱中走出来。至此,他们在“月宫一号”内进行的为期105天的科学试验获得圆满成功。

  “月宫一号”是我国建立的第一个、世界上第三个生物再生生命保障地基有人综合密闭试验系统。“月宫一号”的建立使我国在生物再生生命保障领域的研究水平进入国际最先进行列,对保障我国载人登月、月球基地及火星探测等航天计划的顺利进行、保障航天员生命安全和生活质量具有重大意义。

“月宫一号”栽培筛选出5种粮食作物15种蔬菜作物

  “月宫一号”的核心是生物再生生命保障系统(BLSS)。此次封闭试验中,在“月宫一号”植物舱人工控制的环境中,试验团队栽培筛选出小麦、大豆、玉米等5种粮食作物、15种蔬菜作物和1种水果。

  试验志愿者收获粮食、蔬菜、水果,自己进行加工并食用。同时,利用植物不可食用生物量(如秸秆)培养黄粉虫为人提供部分动物蛋白。人的粪便、食物残渣等废物经过生物技术处理,也可用于植物栽培。

  综合舱中人、动物和废物处理产生的富二氧化碳空气经过净化后送达植物舱,供植物光合作用;植物舱产生的富氧空气经空气净化后送到综合舱供人和动物呼吸,并提供废物处理所需氧气。

  植物舱中植物蒸腾作用产生的冷凝水通过净化,一部分由系统补充微量元素后送到综合舱满足人的生活用水,其余与净化后的生活废水和尿液一起用于植物栽培。

  “月宫一号”长期多人高闭合度集成试验,实现了在系统内循环再生100%的氧气和水,循环再生55%的食物。

感谢孩子们热爱科学

  刘红教授表示,在“月宫一号”105天密闭试验之前选择志愿者时,首先考虑的是身体情况,不能够有任何疾病,否则会将病菌传染给植物,如果植物无法正常生长,就意味着实验失败。此外,这些人必须“各有所长”,满足实验需要。在舱内,谢倍珍需要收集所有人的尿液,提取尿素并进行净化处理。并对整个系统的运行状况进行监测。董琛和王敏娟则进入了植物舱,董琛负责给40平方米的麦子添加营养液。王敏娟则负责照料29平方米的蔬菜和水果,这些蔬果都采用了无土栽培的技术。

  “月宫一号”封闭试验中,人怎么吃饭?刘红教授介绍,王敏娟在舱内担任“大厨”的职务,每天负责给三个人烹饪食物。为了保证舱内空气洁净,他们的饮食特别清淡。里面禁止爆炒食物,三名志愿者只能用橄榄油凉拌蔬菜,种植的蔬菜收获了什么就吃什么。

  听完刘红教授的讲述后,现场公众提出了很多问题,刘红都一一回答。刘红最后对现场的小朋友说,感谢你们热爱科学,希望长大后报考北京航空航天大学生物与医学工程学院。

信息中心供稿

责任编辑:王学健