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《人民日报》:月宫一号试验成功,实现氧气和水100%循环再生

2014-05-21 10:35

 

            

 

 

《人民日报》2014年5月21日“热点解读”栏目(记者 董洪亮)报道:月宫一号试验成功 实现氧气和水100%循环再生
 

   5月20日,“月宫一号”试验圆满完成,标志着我国成为继美国和俄罗斯之后,第三个掌握生物再生生命保障系统核心技术的国家。“月宫一号”究竟如何运作,又有什么科研意义?本报记者采访了“月宫一号”总设计师刘红教授。
 

   5月20日,北京航空航天大学,三位试验志愿者谢倍珍、董琛、王敏娟从“月宫一号”密闭舱中走出来。至此,他们在“月宫一号”内进行的为期105天的科学试验获得圆满成功。
 

【对保障航天员生命安全和生活质量具有重大意义】
 

   “月宫一号”总设计师、首席科学家、北航生物与医学工程学院刘红教授介绍,“月宫一号”全称为“月球基地生命保障人工闭合生态系统地基试验装置”,它基于生态系统原理将生物技术与工程控制技术有机结合,构建由植物、动物、微生物组成的人工闭合生态系统。人类生活所必需的物质,如氧气、水和食物,可以在系统内循环再生,为人类提供类似地球生态环境的生命保障。
 

    刘红说,“月宫一号”由1个综合舱和两个植物舱组成,总面积为160平方米,总体积500立方米。其中,综合舱包括居住间、工作间、洗漱间、废物处理间等。每个植物舱分隔为2个植物种植室,可以根据不同植物生长需要独立控制环境条件。
 

   自2004年起,北航刘红团队开展了“月宫一号”相关研究。从“月宫一号”的理论和技术研究、舱室系统的工程设计、施工组织和质量监督、系统内关键设备安装、系统联合调试到长期多人密闭科学技术试验,均由团队独立完成,具有完全的自主知识产权。
 

  “月宫一号”是我国建立的第一个、世界上第三个生物再生生命保障地基有人综合密闭试验系统。“月宫一号”的建立使我国在生物再生生命保障领域的研究水平进入国际最先进行列,对保障我国载人登月、月球基地及火星探测等航天计划的顺利进行、保障航天员生命安全和生活质量具有重大意义。
 

【循环再生100%的氧气和水】
 

   刘红教授说,“月宫一号”的核心是生物再生生命保障系统(BLSS)。这是目前世界上最先进的闭环回路生命保障技术,也是人类实现在外太空长期生存的核心技术。
 

   在载人飞行器进入外太空后,这个系统可以让飞行器不再需要或很少需要地面物质支持,氧气、水和食物在系统内通过生物技术实现再生,航天员可长期在太空工作和生活,使得长期载人航天和行星探测成为可能。
 

   此次试验中,在“月宫一号”植物舱人工控制的环境中,试验团队栽培筛选出小麦、大豆、玉米等5种粮食作物、15种蔬菜作物和1种水果。
 

试验志愿者收获粮食、蔬菜、水果,自己进行加工并食用。同时,利用植物不可食用生物量(如秸秆)培养黄粉虫为人提供部分动物蛋白。人的粪便、食物残渣等废物经过生物技术处理,也可用于植物栽培。
 

   综合舱中人、动物和废物处理产生的富二氧化碳空气经过净化后送达植物舱,供植物光合作用;植物舱产生的富氧空气经空气净化后送到综合舱供人和动物呼吸,并提供废物处理所需氧气。
 

   植物舱中植物蒸腾作用产生的冷凝水通过净化,一部分由系统补充微量元素后送到综合舱满足人的生活用水,其余与净化后的生活废水和尿液一起用于植物栽培。
 

   据介绍,本次长期多人高闭合度集成试验,实现了在系统内循环再生100%的氧气和水,循环再生55%的食物。“月宫一号”试验系统的总闭合度达到了97%。
 


 

▇对话试验志愿者——
 

我的月宫生活
 

《人民日报》记者 董洪亮 苏 艺
 

   5月20日,为期105天的“月宫一号”科学试验圆满成功。当天下午,正在接受医学观察的试验志愿者团队负责人谢倍珍接受了本报记者的独家专访。
 

记者:请问,你出舱后的感受怎样?
 

谢倍珍:如释重负。团队经历10年努力,终于实现了目标。我们克服了困难,收获了成果,对大家有所交代。这次试验是人生中难忘的宝贵经历。
 

记者:大家都很关心你们在舱内的生活。这105天,你们在舱内都吃些什么?
 

谢倍珍:其实,我们吃的东西跟在外面差别并不大。舱内种有小麦,我们入舱时小麦已经比较大了,试验期间小麦成熟后,我们用小型磨面机将收获的小麦磨成面粉,制成全麦馒头。我们还种植了15种蔬菜,豆角、胡萝卜等做成馅料,跟面粉一起做包子。其余的蔬菜,可以凉拌,也可以用外源提供的橄榄油热炒。
 

   值得一提的是,用橄榄油烹饪,菜入锅前,油温不能过高,尽量不产生油烟,这是因为整个舱是密闭的,需尽量避免污染空气。
 

关于肉类,我们在试验期间吃的肉主要分为两类:一类是舱内饲养的黄粉虫,另一类是外源提供的牛肉、猪肉、鸡肉等真空熟食。黄粉虫有时炒着吃,有时也会将它们炒干,磨成粉后与面粉混合在一起做馒头、包子。而外源提供的真空熟肉都要经过高压灭菌,各营养物质的含量、配比符合人体需要。
 

记者:其他方面的生活状况呢?
 

谢倍珍: 我们的床设在综合舱的卧室内,床体的材质是不锈钢。有些材质的家具会释放甲醛等气体,而我们要尽量保证密闭舱内气体纯净,不锈钢材料是很好的选择。床垫也采用纯天然的材质。
 

   舱内大小便都采用旱厕,在废物处理间进行。这里有专门的空气净化系统,尽最大可能保证不污染空气。之所以没用坐便器,是因为需要大量的水冲刷,不仅浪费,也给废物处理带来很大困难。
 

记者:你们如何工作,又有什么样的消遣?
 

谢倍珍:试验期间,我负责水的循环,舱内装有2.5吨水,水循环包括卫生废水、冷凝水、尿液的循环。此外,还要负责植物的种植、动物饲养方面的取样测试以及固体排泄物的处理。董琛负责小麦的种植、研究,包括观察其生理情况、采样测试等。王敏娟负责蔬菜类和大豆的种植、研究,还负责3个人一日三餐的烹饪。3个人既有分工,也有合作。
 

   我们3人都是“80后”,有共同语言,相互信任。忙完自己的科研工作后,大家会交流各自的感受。舱内有电话、网络,信息与外面是畅通的,工作之余,每天可以与家人联系10分钟。这里上网与在外面上网没有任何区别。董琛还带来一把吉他,会给我们演奏。
 

记者:105天的密闭生活,遇到什么样的困难?
 

谢倍珍:困难主要在心理方面,我们非常想念家人。在科学试验方面,密闭循环系统构建复杂,一环扣一环,任何环节都不能出问题。我们事先做了充分准备,利用备件、维护维修工具,在舱外同事的配合下,解决了一些小问题。生活方面,就是饮食上有些许的不习惯。毕竟100多天,重复吃几种菜品,未免有些单调,会格外思念外面的美食。

 

编辑: 航空航天博物馆信息中心  2014.05.21
 

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