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月宫365”实验:为载人探测月球和火星打好基础

2018/02/10

  1月26日,北京航空航天大学“月宫365”实验举行第二次换班仪式。自去年7月9日第一次换班以来,4名志愿者已在“月宫一号”实验舱中连续驻留200天,打破了此前由俄罗斯科研人员创造的在生物再生生命保障系统中连续驻留180天的世界纪录。

  1月26日,一组志愿者和二组志愿者在舱内向外挥手致意。新华社记者 罗晓光摄

  开展“月宫365”实验有哪些重大意义?已出舱的志愿者们情况如何?最后阶段的实验有哪些内容?带着这些问题,记者专访了北京航空航天大学“月宫一号”总设计师刘红教授。

  刘红:生物再生生命保障系统是人类实现在地外长期自治生存必须的关键技术,具有较高复杂性和难度。人类在未来进行载人深空探测,构建月球、火星基地,需要生物再生生命保障系统,原位循环再生人类生存所需的氧气、水和食物。

  这项技术在应用到空间前,要在地面构建地基模拟实验验证系统,建立系统集成技术,进行系统的运行调控技术研究。“月宫365”实验的主要任务就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。

  2013年10月,由刘红率领团队集成所取得的理论和技术研制出地基综合实验系统——“月宫一号”。

  答:“月宫一号”一期包括1个综合舱和1个植物舱,总面积100平方米,总体积300立方米,可满足3人生命保障需求。综合舱包括居住间、人员交流和工作间、洗漱间、废物处理和昆虫间。植物舱分隔为2个植物间,可根据不同植物生长需要独立控制环境条件。“月宫一号”首次长期高闭合度集成试验中,在植物舱中完全人工控制的环境下,乘员们栽培了5种粮食作物、15种蔬菜作物、1种水果。

  乘员们收获粮食、蔬菜、水果和黄粉虫,自己加工并食用。综合舱中人、动物和废物处理产生的富二氧化碳空气经净化后送达植物舱,供植物光合作用;植物舱中,植物光合作用产生的富氧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;植物蒸腾作用产生的冷凝水通过净化后,一部分经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。由此,形成一个闭环生命保障系统。

  2014年5月,“月宫一号”成功完成了我国首次长期高闭合度集成试验,密闭试验持续了105天,闭合度达到了97%,循环再生了100%的氧气和水、55%的食物。这为我国空间站设计提供了重要实验支撑。

  经过升级后,如今的“月宫一号”由1个综合舱和2个植物舱组成,幸运农场总面积150平方米,总体积500立方米,可实现4人所需的全部氧气和水、大部分的食物在系统内循环再生。

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  答:去年5月10日,“月宫365”实验开始,大学生们将分批在“月宫一号”中生活365天,深入研究多个新的理论和技术问题,持续完善和发展保障人类在月球和火星等地外星球长期生存所需技术。

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  自实验开始的260天以来,“月宫一号”总体运行情况稳定,各仪器设备工作正常,舱内各种蔬菜粮食作物生长良好,志愿者们各项生理指标记录准确。

  答:主要分为科研、日常工作和生活三部分。科研部分,他们一周要填3次问卷(每次两个),取样3次(唾液/尿/便)。每天要测量体重、体温、血压等健康指标,除体重外,都是早晚各测一次且准确记录在册。

  工作部分,根据植物栽培制度,如小麦,每周就要收获3次。按照分工每人每天都有自己的工作,包括处理尿液、补充植物营养液等。

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  他们的舱内生活每天基本相同,包括吃饭、娱乐、自由时间、休息。生活很充实,可以上网、发微信、看视频、玩飞镖,4个人生活在“同一屋檐下”,一起劳作、吃饭,如同4个“亲兄妹”。

  答:他们将在医院进行1个月的医学观察,目前看,身体、心理等状况都很正常。

  答:目前整个实验已完成了70%。按照规划,为期105天的第三阶段实验中,志愿者除日常工作外,还需要针对各种突发故障进行研究,以进一步测试“月宫一号”的耐冲击性,深挖其发展潜力。

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  春节很快就要到了,除夕当天,舱里的学生们会包饺子,看春晚视频,还要和家人视频连线,不会孤独的。我们在舱外有由30名教授和研究生组成的科研团队,每天实行24小时值班。春节期间,他们都要坚守岗位,不能放假,等5月实验结束我们再好好庆祝。

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