《光明日报》专题:“月宫365”创世界纪录(外两篇)

点击数:    |    加入时间:2018-01-27

《光明日报》1月27日教科文新闻8版以专题形式报道“月宫365”创世界纪录,共三篇文章:

志愿者在“月球”生活200天后“重返”地球——

“月宫365”创世界纪录

志愿者在舱内收集数据 “月宫365”实验工作人员供图

1月26日,一组志愿者和二组志愿者在舱内向外挥手致意。新华社记者 罗晓光摄

在月球长期生存,在火星种出第一颗土豆,在小王子的星球种出玫瑰,在广袤的沙漠、茫茫的深海探索……

这些可能不再只是科幻电影里的场景。北京航空航天大学用“月宫365”实验告诉我们,如何创建一个外太空的“微型生物圈”,循环往复。

1月26日上午,北京航空航天大学“月宫一号”实验室举行第二次换班仪式。自2017年7月9日第一次换班以来,4名志愿者刘光辉、伊志豪、褚正佩、王伟已在“月宫一号”实验舱中连续驻留了200天,打破了此前由俄罗斯科研人员创造的在生物再生生命保障系统中连续驻留180天的世界纪录。“月宫一号”的系统闭合度与运行时间也达到国际最高水平。

密闭200天,慰藉心灵的秘诀是植物

自实验开始的260天以来,“月宫一号”总体运行情况稳定,各仪器设备工作正常,舱内各种蔬菜粮食作物生长良好,四名志愿者各项生理指标记录准确。“月宫一号”总设计师、首席科学家刘红教授说,“月宫365”实验的主要任务,就是研究一个生物系统如何实现为不同代谢水平的乘员组提供生命保障,并保持系统稳定。

志愿者代表、“月宫一号”舰长刘光辉在换班仪式现场连线环节向记者介绍,舱内的200天生活很有挑战性,受益匪浅。志愿者褚正佩主要负责植物舱Ⅱ的管理,她介绍了在舱内一天的工作:“上午9点钟,换上工作服,戴上口罩和手套,打开舱门,将植物用剩的液体排出,进入处理箱,测试、补水、补母液,重新打进培植槽。”

200天的密闭环境,日复一日重复性的工作,心理上的压力如何排解?志愿者们表示,有瑜伽、单车、看电视剧等娱乐手段。刘红表示,缓解压力的一个秘密武器是特定的植物种植。她拿草莓举了个例子:“我们的植物舱种植了30多种植物,分工不同。有的食用,补充人体所需;有的药用,比如荆芥,煮水可以预防治疗感冒;有的就是心理慰藉了,比如草莓,它提供的维C完全可以通过黄瓜等蔬菜补充,但是人们吃到草莓和吃到黄瓜的心情是不一样的。如何用不同的植物放松心情、带来心理慰藉?这是我们其中的一项实验,以后可以推广至民用。”

地外生存不是梦

“月宫一号”所使用的生物再生生命保障技术,是保障人类在月球/火星等地外星球长期生存所需关键技术。在这项技术应用到空间探索前,必须进行地面演示验证实验,并通过实验发展系统稳定运行调控技术。

这个实验最科幻的地方在哪?刘红这样说:“在电影《火星救援》中,有一个情节是在火星上种出了土豆,主人公兴奋不已。实际上我们比他们复杂多了,我们模拟了一个完整的生态系统,是‘人-动物-植物-微生物’四生物链的循环,这也是世界首个四生物链环人工闭合生态系统。”

仪式上,此前曾完成第一阶段为期60天实验的志愿者刘慧、刘佃磊、胡静斐、高寒在国旗下宣誓,并再次进入实验舱内,完成第三阶段为期105天的实验。按照实验规划,在为期105天的第三阶段实验中,志愿者除日常工作之外,还需要针对各种突发故障进行研究,以进一步测试“月宫一号”的耐冲击性,深挖其发展潜力。

刘红透露,此次“月宫365”实验结束后,将积极争取我国月球/火星探测器的搭载机会和资源,在月面/火星表面开展小型生物再生生命保障系统试验,通过与地面平行试验的对比分析,获得地面大型系统模拟结果的矫正参数,为未来将地面系统实验获得的设计运行参数应用于月球/火星奠定基础。

多项技术可落地应用转化

“月宫365”实验于2017年5月10日开始,260天运行一直平稳,但刘红告诉记者,这其中也发生过“意外”。

在第二阶段的这200天实验中,志愿者们遇到了意料之外的三次自然停电。植物生长的光合作用来自电灯,温度的调控来自空调,一旦停电,能量的循环就会发生变化,甚至氧气的供应也会产生问题。怎么办?刘红告诉记者,这也是实验最重要的数据之一,“这三次停电无预警,考验了我们应急处理能力,在后续的实验中,我们及时地修正了数据,系统很快又恢复平稳”。

这些属于遥远太空的梦想,需要多久才能实现?刘红说,实际上,舱内使用的多项技术都可以在地面应用转化。“舱内使用的废物处理技术,就可以对口解决地面的一些污染问题。比如我们的微生物燃料电池技术,目前已经在进行成果转化工作了,它可以在处理废物的同时产出电能。我们还有一些生物传感器,可以检测水质,检测水体生物安全性,保证供水安全。我们还可以把整个系统简化变小,微缩成室内生态屋。可以说,每项技术都可以向产业化方向推进。”

200个日升日落后,志愿者褚正佩离开了她的“月球桃花源”,令他自豪的是,铺就通往“桃花源”的路,有她的一份力量。

(本报北京1月26日电 本报记者 姚晓丹)

“月宫一号”牛在哪

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)

“月宫”亲历记:桃花源里二百天

有人说200天的密闭生活一定很枯燥,应该像蹲监狱一样吧。作为刚刚关了200天的禁闭的我,要义正词严地告诉大家:不是!监狱里还管饭呢!开个玩笑,但是认真地讲,舱里的生活于我来说真的就像是桃花源。我们四个人自力更生,创造了生活上的富足;我们齐心协力,共同渡过了所有的难关;我们认为这是一件光荣而意义不凡的事,同以一颗诚挚的心来对待。

回忆起200天前,我们四人在国旗下宣誓,伴着鲜花与掌声,带着憧憬和自信踏入了这个神圣的地方,200天的时间感觉就像是弹指一挥,留下许多不舍。从刚进舱时的跃跃欲试、不断磨合到得心应手,其间遇到了各种各样的挑战,尤其是心理上的挑战最让人印象深刻。

作为毕业生,在科研和找工作的压力下,会感到焦虑,每周两次的心理量表都有记录,博士师兄郝梓凯会为我们每周做一次访谈,为我们做心理疏导,我们的访谈视频也被记录下来,以便进行行为分析。在空闲的时候我们也会做一些娱乐活动来调节心情,晚上工作和学习结束后,在植物II舱走廊练练瑜伽,吹吹陶笛,骑骑动感单车,然后去洗漱间冲个热水澡,洗去一天的疲惫,洗去心里的灰暗。

虽然是密闭的环境,但朝气蓬勃的生命气息却不止我们四个志愿者。植物舱满室的绿色令我们陶醉,微小但却真实存在的微生物也日夜陪伴在我们身边,我们并不孤单。感到压抑的时候,到II舱做几个深呼吸,感受着生命的气息,仿佛一切问题都能迎刃而解。

200天日复一日,并不觉得枯燥。密闭环境的优势,是心无旁骛,隔绝了外界的嘈杂,心变得沉静和纯粹,能够静静地审视自己,安心做自己该做的事。

我们牢记使命,坚持以严谨的心态来对待时间,终于走完了这200天,迎来了这样历史性的一刻。这段美好的回忆,在我们的记忆中永不褪色。

(作者:褚正佩,系“月宫一号”志愿者、北京航空航天大学研究生)

编辑:史越

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