種菜也瘋狂!「月宮一號」內部生活大曝光

種菜也瘋狂!“月宮一號”內部生活大曝光

“月宮一號”志願者在植物艙內工作

魯濱遜漂流到荒島,種植大麥和稻子,捕捉馴養野山羊並使其繁殖,從而活了下來。而在當今時代,倘若離開了自然存在的土地,氧氣、水,在太空中人要如何維持生存呢?

我國的“月宮一號”給出了自己的答案。它是繼美國,俄羅斯兩國研發後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。 與美俄的“人—植物”二生物鏈環不同,它是世界上第一個成功的“人—植物—動物—微生物”四生物鏈環系統。建立了能與地球媲美的“微型生物圈”。

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北京航空航天大學於2017年5月10日啟動的“月宮365實驗”,是針對載人月球基地及火星探測等航天計劃而開展的綜合性實驗,主要任務是研究一個生物系統如何實現為不同代謝水平的乘員組提供生命保障。在這次實驗中,8名志願者分批在“月宮一號”實驗艙內,進行為期365天的多人次實驗。

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2018年1月26日,北京航空航天大學 “月宮365”實驗舉行第二次換班儀式。自去年7月9日第一次換班以來,

二組4名志願者已在全封閉的“月宮一號”實驗艙中連續駐留了200天,打破了此前由俄羅斯科研人員創造的在生物再生生命保障系統中連續駐留180天的世界紀錄。這表明我國在生物再生領域已經走在前列。

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為迎接我國第三個航天日,北航“月宮一號”科普基地於2018年4月22日至23日向公眾開放,吸引了海內外廣泛關注。由於“月宮365”實驗(自2017年5月10日至2018年5月10日)正在進行中,為不干擾實驗的正常進行,僅允許預約成功的參觀人員進場,接待觀眾約600人次。

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"月宮一號"科普基地 劉紅向觀眾介紹基地情況

“月宮一號”總設計師、首席科學家劉紅教授接受記者採訪時談到,“月宮一號”向公眾開放參觀,將太空生存與太空生命保障的最新知識向公眾科普,希望公眾可以瞭解到我們國家在這方面進行的研究和取得的成就,同時也希望尋求技術合作,通過合作使我國的深空探測以及生命保障技術可以做得更好。”她還動情地談到,

一個國家的科技能走多遠、走多快、走多穩,跟千千萬萬支持、擁護、熱愛科學的人們是密不可分的。他們鼓勵的話語,不僅是對我們工作的最大肯定,也將滋潤孩子們熱愛科學的種子,讓它萌芽、生長、開花,最終結出碩果。”

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孩子們好奇地向艙內張望

通過觀看“月宮一號”宣傳視頻、聆聽參考模型講解,觀看正在進行“月宮365”實驗的艙內志願者活動情況,與講解人員交流等,觀眾們可以瞭解

“月宮一號”作為空間基地生物再生生命保障系統地基綜合實驗裝置的基本原理,以及太空生存與太空生命保障最新知識。

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志願者們在艙內向外揮手致意

“月宮一號”由1個綜合艙和2個植物艙組成,總面積150平方米,總體積500立方米,綜合艙中包括四間臥室、飲食交流工作間、洗漱間、廢物處理和動物養殖間。每個植物艙分隔為2個植物間,可根據不同植物生長需要獨立控制環境條件。在這裡生存的首要問題自然是吃,

“80%的食物來自循環再生,還有20%是油鹽糖及部分肉類等外源食物。”談及志願者們如何吃飽,月宮一號總設計師、首席科學家劉紅如是說道。

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太空艙裡呈現的紅藍色光源是為光合作用特別設定的光譜頻段,因為植物對紅藍光的需求最為旺盛,在這樣的光照條件下,作物能更為健康迅速地生長。

至於植物種類的種植選擇,一方面要考慮營養需求,根據營養匹配,還需要生產效率高,栽培工藝簡單。植物艙Ⅰ主要種植主食類,包括小麥、土豆、胡蘿蔔、蔥等。植物艙Ⅱ種植蔬菜等,有大豆、油莎豆、黃瓜、西紅柿、辣椒等。

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肉食自然不可缺少,只是考慮到環境的特殊性,志願者們吃的並不是日常的豬牛羊肉。根據大量實驗證明

在封閉狹小的空間中,實驗員和自己飼養的動物朝夕相處,會產生情感上的依賴動物當成自己的夥伴,如果最終為了生存而必須吃掉它們,對於實驗員而言,是艱難又殘忍的選擇,有的人甚至會精神崩潰。而人和昆蟲則不太容易產生情感依賴。於是月宮一號”科研團隊最終選擇了被譽為“蛋白質飼料寶庫”黃粉蟲。黃粉蟲不僅營養價值高、味道鮮美,而且可以降解艙內部分廢棄物從而加速物質循環。

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志願者在挑盒子裡的黃粉蟲

除了食物,在太空中水和氧氣自然也是必須要考慮的問題。在“月宮一號”艙內,水和氧氣可實現100%循環再生,系統閉合程度高達98%。

劉紅告訴記者,人產生的廢水包括尿液、衛生廢水等進行淨化處理,之後是用於配置營養液,栽培植物。植物蒸發以及人的呼吸會產生水汽,水汽會到空氣裡,利用冷凝水收集系統收集後,集中進行淨化,供人飲用、洗漱、洗衣服等。“這和我們平時喝的水來源是極其相似的,我們平時喝的水從江河湖泊來,江河湖泊水也是空氣冷凝水。”劉紅解釋道。

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在系統中,植物是自養生物,消耗二氧化碳、產生氧氣,人和動物以及微生物則是異養生物,消耗氧氣、產生二氧化碳。艙內有一套空氣循環系統,植物艙產生的富氧空氣會打到綜合艙,綜合艙產生的富二氧化碳的空氣會經過淨化後打到植物艙,由此來進行氧氣和二氧化碳的循環再生。

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至於固體廢物的處理?艙內設置了廢物處理間,處理固體和液體廢物的場所。

“固體廢物包括人糞、植物秸稈及廚餘等,它們會進入廢物處理間,利用生物轉化劑進行處理。”劉紅說。

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在“月宮一號”中志願者們的一天都怎麼度過呢?艙內的24小時主要分為科研、日常工作和生活三部分。日程安排得非常滿,六點半起床、晚上十一點睡覺。一日三餐分工協作,加之每人都有負責的實驗項目,每人每天還要測量和記錄體重、體溫、血壓與血氧飽和度等健康指標,其實一天下來也很疲憊。不過晚上六點以後,完成工作之餘,志願者們也聊天,看文獻、寫論文、聽廣播、練書法、蹬單

車、上網看新聞追劇等,瞭解外面世界發生的事情。他們在艙內需要保持最佳的身體狀態,以及呈現最真實的自己。

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志願者在採集數據

志願者高寒將艙內的生活概括為“生存以上,生活以下”:“生存以上”是指太空艙內可以維持生存;“生活以下”,說的是艙內設有攝像頭,會有攝像頭捕捉艙內人員的行為,一切處在監控之下,不管是發生的是大事還是小事,哪怕是身體的變化和情緒的波動都是實驗的組成部分。所有的細節都會轉成數據,所以也就不能簡單稱之為生活。


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劉紅接收志願者從艙內遞出的實驗樣本

“月宮一號”科研團隊會通過電話訪談和分析日誌來了解實驗員情緒、需求等心理狀態的變化;艙外有30人組成的科研團隊24小時值班監控,會利用行為表情分析軟件分析艙內實驗員的情緒變化。

而由此得來的大量實驗數據,這一切看似瑣碎的積累都是為了將來人類在地外能夠舒適地生活。

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截至目前原本計劃於5月10日出艙的實驗“突然”要延長5天,對此,“月宮一號”總設計師劉紅教授解釋說,這是事先設計好的,意在觀察志願者相應的心理狀態與反應。等到5月15日,如果實驗能順利完成,艙門打開,我國將再次打破在生物再生生命保障系統中連續駐留的天數記錄。在世界生物再生領域留下濃墨重彩的一筆。

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據瞭解,未來“月宮一號”團隊將積極爭取我國月球、火星探測器的搭載機會和資源,在月面、火星表面開展小型生物再生生命保障系統試驗,通過與地面平行試驗的對比分析,獲得地面大型系統模擬結果的矯正參數,為未來應用於人類探測月球、火星奠定基礎。

而月宮一號”利用的生物再生生命保障技術在地球上也同樣被需要,在一些極端環境譬如沙漠、高原、極地,以及地下或水下等封閉環境中都將有用武之地。


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