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“月宮一號”牛在哪:為中國探月工程提供重要支撐

“月宮一號”牛在哪

月球, 作為地球的近鄰, 自古以來便是人們的關注焦點。 在我國傳統神話故事中, 人們想像月球上有宮殿, 稱其為“月宮”“蟾宮”。 這些古代人民浪漫瑰麗的想像, 今天正逐漸成為現實。 “月宮一號”作為我國首個、世界第三個生物再生生命保障系統地基綜合實驗裝置, 以及世界首個成功的四生物鏈環人工閉合生態系統, 將為我國的載人航太工程與探月工程, 提供重要支撐。

當然, 大家一定對“生物再生生命保障系統”以及“四生物鏈環”這兩個詞感到陌生。 我們知道, 生命保障是載人航太的一項關鍵技術。 宇航員離開地球, 在遙遠的太空中生存, 離不開空氣、水和食物。 然而, 目前的載人飛行器和空間站中, 所採用的生命保障系統為攜帶式或物理化學再生式, 其往往需要在一定週期內對物料進行補充, 以維持生命保障系統的正常運行。

而人類在未來進行深空探測, 構建月球、火星基地, 由於距離遙遠, 運輸成本極高, 因此需要“生物再生生命保障系統”。 其利用生物技術, 原位迴圈再生人類生存所需的氧氣、水和食物, 通過系統內迴圈的方式, 減少外部物料輸入, 提高系統閉合程度, 降低運營成本。

在正式進行火星、月球基地建設之前, 需要建立地基綜合實驗驗證系統進行技術驗證。 前面我們提到, 我國是世界上除俄羅斯與美國外, 第三個建立此類系統的國家。 從結果上來說, 中國、俄羅斯、美國的系統都獲得了成功, 但是從技術上來說, 我國的技術顯然要更高。 原因就在於, 俄美所採取的技術, 都是由人-植物組成的“兩生物鏈環系統”, 而我國採取的是由人-植物-動物-微生物組成的“四生物鏈環系統”。

一個生態系統中, 物種數越多, 其穩定性就越強, 當然這也意味著技術複雜度也越高。 美國和日本曾經嘗試過四生物鏈環系統, 但都以失敗告終。 而“月宮一號”在2013年建成, 並于2014年成功進行3人105天的長期密閉實驗, 系統閉合度達到了97%, 迴圈再生了100%的氧氣和水, 55%的食物。 這標誌著我國的生物再生生命保障技術已經達到了世界領先水準。

當然, 對於該項技術的研究探索步伐不會就此停止。 經過三年的研究和發展, 就在2017年5月10日, “月宮一號”開始了新的征程——進行長達一年的長期密閉實驗。 這個被稱為“月宮365”的實驗讓兩組共八名志願者進入“月宮一號”中生活。 在2017年7月9日, 一組四名志願者在入駐60日後,

與二組四名志願者換班;而在2018年1月26日, 二組志願者結束其200天的艙內居住生涯, 與一組志願者再次換班。 在兩次換班的過程中, “月宮一號”內部在較長時間內有八人進駐。 在這種人數增加一倍, 二氧化碳產生量增加近乎一倍的狀況下, 空氣循環系統經受住了考驗, 這也證明了“月宮一號”這一四生物鏈環系統的穩定性。

而二組志願者200天的連續駐留時長, 也打破了由俄羅斯科研人員創造的連續駐留180天的世界紀錄。 同時, “月宮365”實驗也自此進入衝刺期, 一組志願者們將完成最後105天的實驗。 2018年5月, 如果實驗最終成功完成, 將刷新人工閉合生態系統的連續運行時長紀錄, 在人類航太事業的長卷中, 留下一筆壯麗的“中國紅”。

(作者:姚智愷, 系“月宮一號”團隊成員、北京航空航太大學研究生)

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