“月宮一號(hào)”牛在哪

月球，作為地球的近鄰，自古以來便是人們的關(guān)注焦點(diǎn)。在我國傳統(tǒng)神話故事中，人們想象月球上有宮殿，稱其為“月宮”“蟾宮”。這些古代人民浪漫瑰麗的想象，今天正逐漸成為現(xiàn)實(shí)。“月宮一號(hào)”作為我國首個(gè)、世界第三個(gè)生物再生生命保障系統(tǒng)地基綜合實(shí)驗(yàn)裝置，以及世界首個(gè)成功的四生物鏈環(huán)人工閉合生態(tài)系統(tǒng)，將為我國的載人航天工程與探月工程，提供重要支撐。

1月26日，準(zhǔn)備入艙換班的一組志愿者入艙前宣誓。 新華社記者 羅曉光攝

當(dāng)然，大家一定對(duì)“生物再生生命保障系統(tǒng)”以及“四生物鏈環(huán)”這兩個(gè)詞感到陌生。我們知道，生命保障是載人航天的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。宇航員離開地球，在遙遠(yuǎn)的太空中生存，離不開空氣、水和食物。然而，目前的載人飛行器和空間站中，所采用的生命保障系統(tǒng)為攜帶式或物理化學(xué)再生式，其往往需要在一定周期內(nèi)對(duì)物料進(jìn)行補(bǔ)充，以維持生命保障系統(tǒng)的正常運(yùn)行。而人類在未來進(jìn)行深空探測(cè)，構(gòu)建月球、火星基地，由于距離遙遠(yuǎn)，運(yùn)輸成本極高，因此需要“生物再生生命保障系統(tǒng)”。其利用生物技術(shù)，原位循環(huán)再生人類生存所需的氧氣、水和食物，通過系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)的方式，減少外部物料輸入，提高系統(tǒng)閉合程度，降低運(yùn)營成本。

在正式進(jìn)行火星、月球基地建設(shè)之前，需要建立地基綜合實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)驗(yàn)證。前面我們提到，我國是世界上除俄羅斯與美國外，第三個(gè)建立此類系統(tǒng)的國家。從結(jié)果上來說，中國、俄羅斯、美國的系統(tǒng)都獲得了成功，但是從技術(shù)上來說，我國的技術(shù)顯然要更高。原因就在于，俄美所采取的技術(shù)，都是由人-植物組成的“兩生物鏈環(huán)系統(tǒng)”，而我國采取的是由人-植物-動(dòng)物-微生物組成的“四生物鏈環(huán)系統(tǒng)”。

一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中，物種數(shù)越多，其穩(wěn)定性就越強(qiáng)，當(dāng)然這也意味著技術(shù)復(fù)雜度也越高。美國和日本曾經(jīng)嘗試過四生物鏈環(huán)系統(tǒng)，但都以失敗告終。而“月宮一號(hào)”在2013年建成，并于2014年成功進(jìn)行3人105天的長(zhǎng)期密閉實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)閉合度達(dá)到了97%，循環(huán)再生了100%的氧氣和水，55%的食物。這標(biāo)志著我國的生物再生生命保障技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了世界領(lǐng)先水平。

當(dāng)然，對(duì)于該項(xiàng)技術(shù)的研究探索步伐不會(huì)就此停止。經(jīng)過三年的研究和發(fā)展，就在2017年5月10日，“月宮一號(hào)”開始了新的征程——進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)一年的長(zhǎng)期密閉實(shí)驗(yàn)。這個(gè)被稱為“月宮365”的實(shí)驗(yàn)讓兩組共八名志愿者進(jìn)入“月宮一號(hào)”中生活。在2017年7月9日，一組四名志愿者在入駐60日后，與二組四名志愿者換班；而在2018年1月26日，二組志愿者結(jié)束其200天的艙內(nèi)居住生涯，與一組志愿者再次換班。在兩次換班的過程中，“月宮一號(hào)”內(nèi)部在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)有八人進(jìn)駐。在這種人數(shù)增加一倍，二氧化碳產(chǎn)生量增加近乎一倍的狀況下，空氣循環(huán)系統(tǒng)經(jīng)受住了考驗(yàn)，這也證明了“月宮一號(hào)”這一四生物鏈環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

而二組志愿者200天的連續(xù)駐留時(shí)長(zhǎng)，也打破了由俄羅斯科研人員創(chuàng)造的連續(xù)駐留180天的世界紀(jì)錄。同時(shí)，“月宮365”實(shí)驗(yàn)也自此進(jìn)入沖刺期，一組志愿者們將完成最后105天的實(shí)驗(yàn)。2018年5月，如果實(shí)驗(yàn)最終成功完成，將刷新人工閉合生態(tài)系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)紀(jì)錄，在人類航天事業(yè)的長(zhǎng)卷中，留下一筆壯麗的“中國紅”。

(作者：姚智愷，系“月宮一號(hào)”團(tuán)隊(duì)成員、北京航空航天大學(xué)研究生)