人民網(wǎng)北京5月20日電 （記者 董洪亮）今日，在中國北京航空航天大學校園內，三位乘員謝倍珍（艦長）、董琛、王敏娟伴隨著眾人的掌聲，微笑著從“月宮一號”密閉艙中走出來。至此，他們在“月宮一號”內進行的為期105天的科學試驗獲得圓滿成功。“月宮一號”即“月球基地生命保障人工閉合生態(tài)系統(tǒng)地基實驗裝置”試驗成功在我國屬首次，世界上只有美國和俄羅斯掌握該技術。

“月宮一號”是基于生態(tài)系統(tǒng)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(tài)系統(tǒng)，人類生活所必需的物質，如氧氣、水和食物，可以在系統(tǒng)內循環(huán)再生，為人類提供類似地球生態(tài)環(huán)境的生命保障。

“月宮一號”總設計師、首席科學家、北航生物與醫(yī)學工程學院劉紅教授介紹，“月宮一號”由1個綜合艙和2個植物艙組成，總面積160平米，總體積500立方米。其中綜合艙包括居住間、人員交流和工作間、洗漱間、廢物處理和昆蟲間。每個植物艙分隔為2個植物間，可以根據(jù)不同植物生長需要獨立控制環(huán)境條件。據(jù)悉，“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平米，三層立體栽培，種植面積69平米）和一個綜合艙（42平米），總體積約300立方米，可以為3位志愿者提供生命保障；此后二期再升級并擴建1個植物艙，可滿足4人更高閉合度的生命保障需求。 劉紅教授介紹說，“‘月宮一號’將開展系列試驗研究，為日后我國空間站作業(yè)和探索月球提供技術基礎，同時還將用于研究地球生態(tài)系統(tǒng)物質循環(huán)機制，為地球生物圈的可持續(xù)發(fā)展作貢獻。”

“月宮一號”的核心即為生物再生生命保障系統(tǒng)（BLSS），這是目前世界上最先進的閉環(huán)回路生命保障技術，也是人類實現(xiàn)在外太空長期生存的核心技術。其特點是載人飛行器進入外太空后可以不再需要或很少需要地面物質支持，氧氣、水和食物在系統(tǒng)內通過生物技術實現(xiàn)再生，航天員可長期在站內工作和生活，使得長期載人航天和行星探測成為可能。因此，俄羅斯、美國、日本和歐洲等航天大國都在該項技術研究上投入大量人力、物力，先后建立了不同類型的生物再生生命保障地面綜合實驗研究裝置（系統(tǒng)）。

近年來，隨著載人航天技術的飛速發(fā)展，“建成具有自主知識產權的生物再生式生命保障系統(tǒng)，解決建立月球基地生態(tài)環(huán)境中的關鍵性理論與技術問題，為建立火星長期居住基地解決生態(tài)生命保障問題”被列為我國空間科技發(fā)展的戰(zhàn)略目標之一。盡管我國的BLSS研究取得了一定的成果，但與其他航天大國相比，在相關領域的研究仍處于比較滯后的階段。直至2013年，我國所進行的BLSS集成試驗，基本上利用植物解決了人在封閉環(huán)境下的呼吸問題，但是真正意義上的可實現(xiàn)滿足人的主要營養(yǎng)需求、高閉合度的生物再生系統(tǒng)密閉實驗還尚未開展。

自2004年起，北航劉紅教授團隊瞄準國家載人深空探測重大需求，懷揣著月球夢，團結協(xié)作，堅韌拼搏，經過近10年的執(zhí)著奮斗，系統(tǒng)開展了BLSS從單元關鍵技術到系統(tǒng)基礎理論與系統(tǒng)基礎調控方法的研究，建立了面向空間生命保障的BLSS基本理論和技術體系及研究方法，2013年10月集成所取得的理論和技術研制出地基綜合試驗系統(tǒng)——“月宮一號”，2014年1月-5月成功進行了我國首次長期高閉合度集成試驗，密閉試驗持續(xù)了105天。特別值得一提的是，從“月宮一號”的理論和技術研究、艙室系統(tǒng)的工程設計、施工組織和質量監(jiān)督、系統(tǒng)內關鍵設備安裝、系統(tǒng)聯(lián)合調試到長期多人密閉科學技術實驗均由劉紅教授的26人團隊完成。

在“月宮一號”首次長期高閉合度集成試驗中，在植物艙中完全人工控制的環(huán)境下，栽培篩選出的5種糧食作物（小麥、大豆、花生、油莎豆、玉米），15種蔬菜作物（胡蘿卜、豇豆、四季豆、紫葉油菜、紫葉生菜、奶油生菜、油麥菜、茼蒿、馬齒莧、莧菜等），1種水果（草莓）。利用植物不可食生物量培養(yǎng)黃粉蟲為人提供部分動物蛋白。在“月宮一號”中實驗的志愿者，收獲糧食、蔬菜、水果和黃粉蟲在系統(tǒng)中自己進行加工并食用，而不可食用生物量（如秸稈）與人的糞及食物殘渣等廢物一起采用所研發(fā)的生物技術處理制備類土壤基質循環(huán)用于植物栽培。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后送達植物艙，供植物光合作用；植物艙產生的富氧空氣經空氣凈化后送到綜合艙供人和動物呼吸，并提供廢物處理所需氧氣。植物艙中植物蒸騰作用產生的冷凝水通過凈化后，一部分由系統(tǒng)補充微量元素后送到綜合艙滿足人的生活用水，其余與凈化后的生活廢水和尿液一起用于植物栽培。由此，形成一個閉環(huán)回路生命保障系統(tǒng)。

在本次長期多人高閉合度集成試驗中，實現(xiàn)了在系統(tǒng)內循環(huán)再生100%的氧氣和水，55%食物，“月宮一號”實驗系統(tǒng)的總閉合度達到了97%。通過本次試驗，確立了BLSS設計構建方法，初步建立了系統(tǒng)中物質動態(tài)平衡調控技術、共生植物優(yōu)化配置與動植物高效培養(yǎng)技術以及廢物的高效循環(huán)利用技術。發(fā)現(xiàn)了新的氣體平衡調控方法；發(fā)現(xiàn)了空氣中CO2濃度變化對植物暗呼吸、光合以及人的呼吸的影響量化規(guī)律；明確了生物再生生命保障系統(tǒng)今后的研究發(fā)展方向。

“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(tǒng)。正如國際同行專家評價，“月宮一號是目前世界上最先進的地基試驗系統(tǒng)之一“，“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。