长安街知事:370天!世界最长“月宫”实验圆满成功!月宫勇士今出舱

点击数:    |    加入时间:2018-05-15

长安街知事2018年5月15日报道:

370天!世界最长“月宫”实验圆满成功!月宫勇士今出舱

(记者 任敏)今天上午,北京航空航天大学校园内,神秘的“月宫一号”舱门再次打开,当4位志愿者拿着亲手种植的大豆、小麦、胡萝卜、西红柿和草莓,微笑着现身,四位院士共同为他们开门,大厅里响起如潮的掌声。

志愿者迈出舱门的一小步,是“月宫一号”一大步,这标志着为期370天的“月宫365”实验正式结束,由此创下世界上时间最长、闭合度最高的密闭生存实验纪录。

出舱:四院士迎接四志愿者

“月宫365”实验,于2017年5月10日开始,至2018年5月15日出舱,共历时370天。实验志愿者共有8名,分两组,设置三班。

第一组值第一班,持续时间60天;第二组值第二班,持续时间200天;第一组再值第三班,持续时间由预先的105天延长至110天。

第一组志愿者为刘慧(舰长)、刘佃磊、胡静斐、高寒4人,第二组志愿者为刘光辉(舰长)、伊志豪、褚正佩、王伟4人。此次出舱为第一组4名志愿者,他们先后在“月宫”驻留170天,今天的顺利出舱标志着“月宫365”实验圆满成功。

本次出舱时间比原来延迟五天,是“故意”模拟的突发状况,舱内志愿者事先并不知情,意在观察志愿者心理状态。

为了迎接四位年轻人,北航请出了四位重量级科学家,“神舟”号飞船总设计师、中国工程院院士戚发轫,人机与环境工程专家、中国工程院院士王浚,虚拟现实技术和人工智能专家、中国工程院院士赵沁平和中国科学院院士房建成共同为他们开启舱门。

出舱后,这8名志愿者还被授予“北航冯如杯科学探索特别奉献奖”。

志愿者代表刘慧表示,通过实验大家收获了第一手科研数据和经验、特殊的情谊和丰富的生活技能,接下来还要将实验数据形成研究成果,为实验画上圆满句号。

成果:创闭合度和驻留时间双纪录

“月宫365”实验,共历时370天,是世界上时间最长、闭合度最高的生物再生生命保障系统实验,其主要任务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。

“月宫一号”总设计师、“月宫365”实验首席科学家刘红教授刘宏透露,“月宫365”实验在世界上首次建立了系统长期稳定运行的生物调控技术,并通过实验过程中不同代谢水平的乘员组换班更替、停电及设备故障冲击等突发状况验证了该技术的有效性。

实验还分析了不同工况下生物再生生命保障系统的稳定性,明确了影响生物再生生命保障系统的可靠性的关键因素。

此外,实验还发现了在幽闭空间中自然光制度变换对人的生物节律和情绪的影响规律, 发明了模拟自然光变换调节人体生物节律和情绪技术和设备,并建立了植物长期连续高效栽培技术、营养液长期循环利用净化和调配技术。

对于实验结果,她如是评价,“月宫365”实验,实现了闭合度和生物多样性更高的“人-植物-动物-微生物”四生物链环人工闭合生态系统的长期稳定循环运转,且保持了人员身心健康。

在她看来,“月宫”这一小步,对于人类实现在地外长期生存而言,是具有重要理论和实践意义的一大步。

展望:将研制“迷你月宫”争取搭载

提及今后动向,刘红透露,团队将在总结分析实验结果基础上,研制可在空间站、月球、火星探测器上搭载的小型生物再生生命保障系统实验装置,争取搭载机会;继而通过天地对比分析,获得矫正参数和模型,进一步为该项技术应用于太空奠定坚实的技术基础。

“月宫365”长时间的密闭生存实验获得的生理和心理数据,以及研究建立的调控措施和技术,将为未来的星球基地探索活动人员的健康保障提供重要依据和技术支撑。

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“月宫365”三大实验

1、关窗

在正常生活中,人们可以通过日升日落等光的节律变化来感知时间,由此安排作息,形成生物钟。关上窗户后效果如何?

“月宫一号”研究团队为志愿者设计了关窗实验,即将窗户贴膜,从物质和感知上都让舱内志愿者与外界自然界隔绝,舱内只有照明设备,舱内人感受不到外界时令和太阳光的变化。期间,志愿者的身高、体重、体脂率呼吸氧耗、心率等体格指数一一被记录下来,研究人员还利用情绪软件、生物标志物观察心理状况。

通多对比,研究团队证实,即便只是视觉上感知太阳光的变化,人的心理情绪和生物节律都会受到很大影响,后期的动物实验也印证此结论。刘红透露,团队将发表论文,后续会研发相应的技术和产品,用于地下、水下和地球外等特殊环境中帮助人们调节心理、情绪和生物节律等。

2、断电

据了解,实验期间,“月宫”经历了几次意外断电,当时实验没有受到影响,志愿者的应急处理、系统运转的数据等都被收集起来。刘红透露,实验期间还人为模拟一些机电故障和停电状况,以测试整个生命保障系统的耐冲击能力。

3、延期

“月宫365”,即365天实验,四位志愿者满心期待着5月10日结束实验,回归“地球”。但如果把实验延长,他们会有啥反应?

刘红团队跟四位志愿者开了一个“玩笑”,真地延期5天,即5月15日开舱,“这个实验很早就有‘预谋’。”刘红他们憋到4月份才告诉志愿者,“就是想看看他们每个人会有不同反应。”同时,研究人员利用量表,心率、血压、脑电波测量仪器等来测试志愿者反应。

“月宫”中那些“神器”

“月宫一号”舱内约150㎡,综合舱居住面积约42㎡,4人居住,6室1厅,含4间卧室、1个洗漱间、1个固废间和1个集客厅、工作间、厨房、餐厅多功能一体的交流间。舱内还有两个大“植物园”,植物舱I和植物舱II,占地约100㎡,带储藏室。除了这些固定设施,“月宫”里还有一些深藏不露的神器哦!

1、黄粉虫

细长的黄粉虫是“月宫”里的一大明星,它的主要任务是为志愿者提供蛋白质。它能长到2.5厘米,营养丰富,味道鲜美,油炸后如薯条般可口,磨碎后还可夹在面包里佐餐。

1968年,黄粉虫就随着前苏联的太空飞船登上太空。现在,国际上已经开始接受昆虫作为未来的可持续食品源以及太空中宇航员的蛋白食物源。

2、光源

“月宫”内部光环境有讲究。工作区和休息区照明采用LED光源。植物舱设计了利于植物生长的特殊光源,工作人员光下操作时佩戴防护眼镜,避免部分光谱对人眼产生的不利刺激。综合舱设计了光纤导光器,可提供科学的动态照明环境,并且去除了对人体有害的部分紫外与红外光谱,提供了促进维生素D合成的中波紫外光以及促进人体血液循环和新陈代谢的近红外光。

“月宫一号”探究出的科学照明方案,可为载人航天提供参考,未来相关成果还可应用于深海长航,地下和水下设施,大型客机,长期不见太阳光的地下室,无窗的生活、工作和娱乐场所,北方地区的冬季等场景。

3、小麦

月宫种植也有学问。植物舱Ⅰ的小麦主要栽培于三层植物架上,栽培面积共为60㎡,分30批。这些小麦是按照一定时间间隔分批种植。由于种植的时间和状态不同,小麦的光合作用速率也不一样。因此,每次小麦收获之后就要马上再次播种,保证生长周期内各个状态的连续性,也保证光合作用吸收二氧化碳呼出氧气的稳定性与持续性。

4、健身单车

在空间站或者月球基地等微重力环境下,人体的肌肉系统与骨骼系统会发生一些变化,最典型的表现就是腿部肌肉萎缩以及骨质疏松。“月宫365”实验计划是针对载人月球基地及火星探测等航天计划而开展的综合性实验,与真正的航天任务有很大的相似性。志愿者们在舱内活动范围有限,对下肢的锻炼较少,他们可通过骑行单车来对抗腿部肌肉与骨质的流失。

单车还承担另一项重任,测定志愿者呼吸状态。通过测试志愿者们在不同阻尼下骑行的呼吸状态,可以更精确与定量化地描述代谢水平与身体健康状态,这对载人航天生命保障技术研究具有重要意义。

编辑:崔奕凡

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