京華時報記者張曉鴿
  昨天,“月宮一號”正式開艙。3位在面積僅百餘平米的密閉艙中前後生活105天的北航志願者微笑走出。這不僅意味著此次科學實驗獲得圓滿成功,也標志著我們離“天宮夢”的實現更進了一步。作為我國第一個、世界第三個生物再生生命保障地基有人綜合密閉實驗系統——“月宮一號”的建立,為我國未來的空間站作業、月球探測提供了技術基礎,有望在未來進行更長時間、更遠距離的深空探測。
  □現場
  一齣艙就送上禮物
  昨天上午,記者來到“月宮一號”所在地。橢圓形的艙室與外界全部隔離,通過艙上的窗戶,可以看到,植物艙里充滿了“田園氣息”,各類綠植生機盎然,各種蔬菜清晰可見。
  上午10點18分,伴隨著眾人的掌聲,已經在“月宮一號”待了105天的謝倍珍、王敏娟和董琛微笑著走出艙門,三人還笑眯眯地第一時間向大家送上了自己的禮物。
  “這是我們自己培育出來的蔬菜和糧食,有毛豆、胡蘿蔔、生菜、小麥……”聽著謝倍珍如數家珍似的介紹著這些珍貴的禮物,現場觀眾沸騰了。
  “終於呼吸到了外面的空氣,感覺怎麼樣?”現場有人大聲發問,王敏娟幽默地回答說,“裡面PM2.5比外面低多了!”
  一男兩女各有分工
  記者瞭解到,這次參與“月宮一號”實驗的共有三位志願者,他們都來自北京航空航天大學。其中,北航的青年教師謝倍珍是“月宮一號”的“艦長”,博士研究生董琛和王敏娟是“艦員”,董琛是唯一的男生。在105天的密閉生活中,三人通力合作,完成了整個科研實驗。
  早晨7:30,三位艙員的一天從吃早餐正式啟動。王敏娟是“月宮一號”的大廚,負責三人的日常飲食。
  吃完早餐後,謝倍珍需要收集所有人的尿液,蒸發回收水分和氮素。董琛則進入植物艙,為麥子灌溉營養液。董琛介紹,“月宮一號”里種植了大約40平方米的麥子,這些麥子是分10批種下的,約70天成熟。也就是說,每7天就有一批麥子成熟,做成糧食後三個人可以吃一周。而王敏娟則負責照料29平方米的蔬菜和水果,採用了無土栽培的技術。
  主要肉源系黃粉蟲
  中午12點吃午飯,下午1點到2點午休,這是三人必須遵守的規定。謝倍珍介紹,下午2點後,他們會在植物艙觀看各種糧食、蔬菜和水果的生長狀態,並測量一些參數,然後就要繼續處理尿液、飼養黃粉蟲。
  謝倍珍介紹,艙內有事先儲存好的肉類,三人每餐有80g瘦肉,豬肉、牛肉、雞肉都有。除此之外,她所飼養的黃粉蟲,是三人的主要肉食來源。
  “黃粉蟲能吃嗎?”現場有人忍不住問,謝倍珍笑著說,前期會有一些障礙,但其實之前在實驗室就研究過,也吃過,所以還算能接受。
  “或者油炸直接吃,或者磨碎夾在麵包、饅頭裡吃,吃起來有些像薯條,味道還是很不錯的,沒有異味。”謝倍珍笑著說。
  為了保障空氣質量,在艙內三人炒菜比較少,爆炒更是不允許,所以一般不等油熱就涼拌,用芥末或辣椒調節味道。王敏娟坦言,進艙後大約1個月,自己非常想念外面的烤魚、火鍋等各種食物,因為在艙內最經常吃的就是青菜。為了監測三人的身體狀況,每天他們都要測體重、血壓、心跳等指標。
  雖然在裡面吃得比較清淡,但是出艙後,三人體重未出現明顯的變化。
  □釋疑
  什麼是“月宮一號”?
  類地球環境生命保障系統
  “月宮一號”是基於生態系統原理將生物技術與工程控制技術有機結合,構建由植物、動物、微生物組成的人工閉合生態系統,人類生活所必需的物質,如氧氣、水和食物,可以在系統內循環再生,為人類提供類似地球生態環境的生命保障。
  “月宮一號”分兩期建設,目前建成的是一期。一期包含了一個植物艙(60平方米,三層立體栽培,種植面積69平方米)和一個綜合艙(42平方米),總體積約300立方米,可以為3位志願者提供生命保障。綜合艙包括居住間、人員交流和工作間、洗漱間、廢物處理和昆蟲間。植物艙分隔為兩個植物間,可以根據不同植物生長需要獨立控制環境條件。
  二期建成後,“月宮一號”將由1個綜合艙和2個植物艙組成,總面積160平方米,總體積500立方米,可滿足4人更高閉合度的生命保障需求。
  為什麼要進行此次實驗?
  為未來月球探測打下基礎
  這是人類長時間、遠距離進行深空探索必需的。因為宇航員要在遙遠的太空生存,必需的就是氧氣、水和食物。據悉,目前的情況下,我國“神舟”系列飛船、國際空間站,通常會攜帶全部物資。
  “月宮一號”副總設計師、首席科學家助理付玉明博士介紹,如果進行深空探測,通過火箭將物資運往太空的費用非常高昂。因此,最有效的解決辦法就是依靠“生物再生”的方式,這個由植物、動物、微生物組成的人工生態系統,可以讓人類生活所必需物質在系統內循環再生,為人類提供類似地球生態環境的生命保障。
  據悉,“月宮一號”是我國建立的第一個、世界上第三個生物再生生命保障地基有人綜合密閉實驗系統。
  “月宮一號”的建立使我國在生物再生生命保障領域的研究水平進入到國際最先進行列,對保障我國載人登月、月球基地及火星探測等航天計劃的順利進行、保障航天員生命安全和生活質量具有重大意義。
  實驗取得了什麼成果?
  人工控制栽培出21種植物
  在這次為期105天的多人高閉合度集成實驗中,實現了在系統內循環再生100%的氧氣和水、55%的食物,“月宮一號”實驗系統的總閉合度達到了97%。
  並且,在植物艙中完全人工控制的環境下,栽培生產5種糧食作物,15種蔬菜作物,1種水果。
  從歷史上看,俄羅斯和美國都曾做過類似實驗。與美國和俄羅斯兩國已經建立的系統相比,“月宮一號”更為先進,它的創新之處在於實現了糧食、蔬菜、漿果多種植物共生高效培養,大幅提高了系統內成員營養需求滿足度。
  並且,“月宮一號”還將黃粉蟲引入系統中,提供動物蛋白,實現在降解廢物的同時為乘員提供優質的動物蛋白。而且,首次在實驗中實現了尿液和糞便在系統內的循環使用。
  “月宮一號”如何運作?
  氧氣、水、食物全部自循環
  在“月宮一號”中實驗的志願者,收穫糧食、蔬菜、水果和黃粉蟲,在系統中自己進行加工並食用,而不可食用生物,比如秸稈,就與人的糞及食物殘渣等廢物一起,通過處理用於植物栽培。
  綜合艙中人、動物和廢物處理產生的富二氧化碳空氣經過凈化後送達植物艙,供植物光合作用;植物艙產生的富氧空氣經空氣凈化後送到綜合艙供人和動物呼吸,並提供廢物處理所需氧氣。
  水分如何實現自循
  環?劉紅教授介紹,無論是小麥這樣的糧食,還是菠菜、馬齒莧、生菜這樣的蔬菜,都會通過蒸騰作用產生冷凝水,這些冷凝水凈化後,一部分可由系統補充微量元素後送到綜合艙滿足人的生活用水,其餘與凈化後的生活廢水和尿液一起用於植物栽培。由此,形成一個閉環迴路生命保障系統。“‘月宮一號’里的植物一天可以回收產生約300升冷凝水,三人每天大約只需75升,還會有些富餘。”  (原標題:3志願者“月宮”閉關105天出艙)
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