“月宮一號”內(nèi)進(jìn)行“月宮365”實(shí)驗(yàn)獲得成功；系時間最長、閉合度最高的生物再生生命保障系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

5月15日，隨著“月宮一號”緩緩開啟艙門，4位志愿者走出艙門。標(biāo)志著“月宮一號”內(nèi)進(jìn)行的“月宮365”實(shí)驗(yàn)獲得圓滿成功。

“月宮365”實(shí)驗(yàn)于2017年5月10日開始，至2018年5月15日出艙，共歷時370天，是世界上時間最長、閉合度最高的生物再生生命保障系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。其主要任務(wù)是研究一個生物系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)為不同代謝水平的乘員組提供生命保障，并保持系統(tǒng)穩(wěn)定。為此8名志愿者需要交替分三個班次進(jìn)入，封閉生活。

值得注意的是，此次出艙時間比原定計(jì)劃延遲了五天，是“故意”模擬的突發(fā)狀況，艙內(nèi)志愿者事先并不知情，意在觀察志愿者心理狀態(tài)。

四院士一齊開門 迎志愿者出艙

昨日上午9時許，“月宮一號”總設(shè)計(jì)師、“月宮365”實(shí)驗(yàn)首席科學(xué)家劉紅教授在儀式上報(bào)告了實(shí)驗(yàn)情況，介紹了取得的主要成果。隨后宣布“月宮365”實(shí)驗(yàn)計(jì)劃圓滿完成。

為了迎接已經(jīng)在艙內(nèi)待了110天的四位“勇士”出艙，北航請出了四位重量級科學(xué)家：“神舟”號飛船總設(shè)計(jì)師、中國工程院院士戚發(fā)軔，人機(jī)與環(huán)境工程專家、中國工程院院士王浚，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和人工智能專家、中國工程院院士趙沁平和北航副校長房建成院士，四位院士共同開啟艙門，歡迎志愿者凱旋。

隨后，艦長劉慧和劉佃磊、胡靜斐、高寒4位志愿者走出“月宮”，手里還拿著親手在“月宮”種植的大豆、小麥、胡蘿卜、西紅柿、草莓等，分發(fā)給艙外的人群。

志愿者代表劉慧表示，通過實(shí)驗(yàn)大家收獲了第一手科研數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)、特殊的情誼和豐富的生活技能，接下來還要將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)形成研究成果，為實(shí)驗(yàn)畫上圓滿句號。

“月宮365”創(chuàng)多項(xiàng)“世界之最”

“時間最長”、“生物鏈最復(fù)雜”、“閉合度最高”是劉紅給“月宮365”的定義。“月宮365”實(shí)驗(yàn)，共歷時370天，打破此前國際上此類系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)持續(xù)時間最長的紀(jì)錄。

俄羅斯、美國都是兩生物鏈環(huán)系統(tǒng)，“月宮一號”則達(dá)到了四生物鏈環(huán)，系世界首個由“人-動物-植物-微生物”構(gòu)成的四生物鏈環(huán)人工閉合生態(tài)系統(tǒng)。“這樣的鏈環(huán)也最貼近自然生態(tài)系統(tǒng)。”劉紅告訴記者。

劉紅還說，生物系統(tǒng)只有一個，但志愿者高矮胖瘦都不一樣，代謝水平也不同，他們的活動會沖擊生物系統(tǒng)，系統(tǒng)要保證支撐他們，并保持穩(wěn)定。“月宮365”實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的長期穩(wěn)定循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)，且保持了人員身心健康。在她看來，“月宮”這一小步，對于人類實(shí)現(xiàn)在地外長期生存而言，是具有重要理論和實(shí)踐意義的一大步。

談及未來是否會引入大型動物進(jìn)行養(yǎng)育，劉紅說，我認(rèn)為近五十年不會有這個可能。因?yàn)樵诜忾]環(huán)境中的狹小空間，飼養(yǎng)會帶來環(huán)境問題，飼養(yǎng)工藝也有挑戰(zhàn)，飼養(yǎng)數(shù)量受限。而且，少量的動物容易讓人和動物產(chǎn)生心理依賴，就像寵物一樣。后續(xù)要食用的話，可能產(chǎn)生“災(zāi)難性”后果。這也是我們選擇黃粉蟲作為食物的原因。既能為志愿者提供豐富的可食蛋白，又能降解艙內(nèi)部分廢棄物從而加速物質(zhì)循環(huán)。

“月宮365”計(jì)劃還是世界閉合度最高生物再生生命保障系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)閉合程度達(dá)到98%。據(jù)劉紅介紹，系統(tǒng)閉合度95%是一個邊界，在此基礎(chǔ)上每提高一點(diǎn)都很困難。

2014年，月宮一號團(tuán)隊(duì)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)就實(shí)現(xiàn)了97%的閉合度水平。提高的主要是廢物處理率和植物栽培效率。

- 講述

“意外加班”考驗(yàn)成員心理變化

新京報(bào)記者了解到，“月宮365”實(shí)驗(yàn)志愿者共有8名，分兩組，設(shè)置三班，交替進(jìn)行。第一組值第一班，持續(xù)時間60天；第二組值第二班，持續(xù)時間200天；第一組再值第三班，持續(xù)時間由預(yù)先的105天延長至110天。

“三個時間段長度分別為中期、長期、超長期，對心理是很大的挑戰(zhàn)。志愿者一開始進(jìn)去很新鮮，后面會煩躁。”劉紅介紹，“4月底的時候，通知他們實(shí)驗(yàn)要延長5天，他們問為什么，就像要放假了突然要加班，也借這個‘意外加班’分析艙內(nèi)成員心理的變化、反應(yīng)。這個意外加班就是模擬地外出現(xiàn)問題，就好像本來能飛回去的飛船飛不回去，需要在外太空多待一些日子。”

實(shí)驗(yàn)時長達(dá)一年，對成員、設(shè)備都是挑戰(zhàn)，談及這一年的困難，劉紅回憶到，按照實(shí)驗(yàn)預(yù)定計(jì)劃，在第三班的時候設(shè)置了停電。但在第二班的時候，遭遇了突然停電。

“這對艙內(nèi)、艙外的人都是很大的挑戰(zhàn)，大概經(jīng)歷了半個小時，來電后進(jìn)行了各方面的回復(fù)。這個不是我們自己設(shè)計(jì)的故障，進(jìn)一步證明了系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性。”

提及今后動向，劉紅透露，團(tuán)隊(duì)將在總結(jié)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上，研制可在空間站、月球、火星探測器上搭載的小型生物再生生命保障系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置，爭取搭載機(jī)會；繼而通過天地對比分析，獲得矯正參數(shù)和模型，進(jìn)一步為該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于太空奠定堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。“月宮365”長時間的密閉生存實(shí)驗(yàn)獲得的生理和心理數(shù)據(jù)，以及研究建立的調(diào)控措施和技術(shù)，將為未來的星球基地探索活動人員的健康保障提供重要依據(jù)和技術(shù)支撐。

- 追訪

戚發(fā)軔：下一步要利用太空原位資源

“神舟”號飛船總設(shè)計(jì)師、中國工程院院士戚發(fā)軔告訴記者，離開地球，首先必須解決人類在地球外的長期生存問題，而生物再生生命保障系統(tǒng)就是人類實(shí)現(xiàn)在地外長期自治生存的關(guān)鍵技術(shù)。“月宮365”實(shí)驗(yàn)是不可取代的，它對于人類實(shí)現(xiàn)在地外長期生存無疑具有重要理論和實(shí)踐意義。

“想進(jìn)一步探索太空要先做好基礎(chǔ)的、原創(chuàng)性工作，月宮一號就算一個。”戚發(fā)軔說，不過除了生物再生生命保障系統(tǒng)外，還要充分利用原位資源，戚發(fā)軔提到，比如到了火星，能否利用當(dāng)?shù)氐耐寥溃L一些東西，實(shí)現(xiàn)原位資源利用，目前國外已經(jīng)在做這方面工作。

王浚：應(yīng)用上需克服太空失重等難題

人機(jī)與環(huán)境工程專家、中國工程院院士王浚表示，“月宮一號”所積累的經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)、成果，將為建立月球及其他星球長期駐留和飛船星際飛行提供重要的科技支撐。

談及月宮一號的后續(xù)運(yùn)用，王浚表示，如果將來這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到月球，閉合率應(yīng)該盡量高。

對于該項(xiàng)技術(shù)在航天方面的應(yīng)用，王浚認(rèn)為，“月宮一號”系統(tǒng)在閉合率和時間方面已經(jīng)很領(lǐng)先了，但現(xiàn)在做的工作還在地面上，也是在地球重力環(huán)境下，像月球的重力只有地球的1/6，在太空失重的環(huán)境下如何保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，還是需要克服的難題。

本版采寫/新京報(bào)記者 王俊