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新银河xyh70808网站如何此前国际上俄、美建立的都

2019-12-09 04:39

近年来,中国航天事业飞速发展,登月计划、空间站计划等备受瞩目,而要实现航天员长期在外太空,甚至在外星球工作和生活的一个重要前提,就是建立一个有足够氧气、水和食物的,类似于地球的生态环境。5月10日,“月宫365”计划在北京航空航天大学正式启动,开始了为期365天的多人次密闭实验。

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“月宫365”计划正式启动 首次建立四生物链环系统

“月宫”生存370天 创世界纪录

“月宫一号”是我国第一个、世界第三个空间基地生命保障地基综合实验装置,早在2014年5月,它就完成了长达105天的我国首次长期多人密闭实验。10日开启的“月宫365”计划,时间更长,人次更多,闭合度也更高。

“月宫一号”内进行“月宫365”实验获得成功;系时间最长、闭合度最高的生物再生生命保障系统实验

“月宫一号”总设计师首席科学家、北航生物与医学工程学院教授刘红介绍,此前国际上俄、美建立的都是植物和人的两生物链环系统,而我国此次建立的四生物链环的系统,包括植物、动物、微生物和人,这样的系统稳定性和闭合度都会大幅度地提高,这也是世界上首次。

新银河xyh70808网站如何 3昨日,志愿者将实验舱内的植物带出舱外展示。

实验将通过植物栽培实现食物供给

5月15日,随着“月宫一号”缓缓开启舱门,4位志愿者走出舱门。标志着“月宫一号”内进行的“月宫365”实验获得圆满成功。

除了会携带部分肉类之外,志愿者在“月宫一号”内,将全部通过植物栽培,实现食物的供给。他们还会培养黄粉虫,作为动物蛋白的补充。每位志愿者都会各司其职,确保“月宫一号”内的任何东西都不会被浪费。

“月宫365”实验于2017年5月10日开始,至2018年5月15日出舱,共历时370天,是世界上时间最长、闭合度最高的生物再生生命保障系统实验。其主要任务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。为此8名志愿者需要交替分三个班次进入,封闭生活。

“月宫365”计划中一位承担固体废物处理的志愿者介绍,小麦的秸秆、人体的粪便,做微生物发酵,都可以处理成可以循环用来植物栽培的基质。

值得注意的是,此次出舱时间比原定计划延迟了五天,是“故意”模拟的突发状况,舱内志愿者事先并不知情,意在观察志愿者心理状态。

实时观测志愿者在“月宫一号”内一举一动

四院士一齐开门 迎志愿者出舱

在简短的仪式之后,首批志愿者进入“月宫一号”,实验正式开始。志愿者进入“月宫一号”以后,他们的工作和生活将通过监控系统进行实时观测,外面的人可以通过电话和志愿者沟通。

昨日上午9时许,“月宫一号”总设计师、“月宫365”实验首席科学家刘红教授在仪式上报告了实验情况,介绍了取得的主要成果。随后宣布“月宫365”实验计划圆满完成。

“月宫365”计划志愿者的第一餐打算做馒头,从把收获麦子,到把麦子磨成面粉,再到做成馒头,这一系列过程均在密闭空间内完成。

为了迎接已经在舱内待了110天的四位“勇士”出舱,北航请出了四位重量级科学家:“神舟”号飞船总设计师、中国工程院院士戚发轫,人机与环境工程专家、中国工程院院士王浚,虚拟现实技术和人工智能专家、中国工程院院士赵沁平和北航副校长房建成院士,四位院士共同开启舱门,欢迎志愿者凯旋。

8名志愿者分两组交替开展实验 模拟空间站人员更替

随后,舰长刘慧和刘佃磊、胡静斐、高寒4位志愿者走出“月宫”,手里还拿着亲手在“月宫”种植的大豆、小麦、胡萝卜、西红柿、草莓等,分发给舱外的人群。

本次实验共选出了8名志愿者,他们将分成两组,分别进入“月宫一号”。第一个组实验60天后,换第二个组,持续200天,后再由第一个组完成后105天的实验。模拟空间站人员更替的情况,也是这次实验的重点。

志愿者代表刘慧表示,通过实验大家收获了第一手科研数据和经验、特殊的情谊和丰富的生活技能,接下来还要将实验数据形成研究成果,为实验画上圆满句号。

“月宫一号”总设计师刘红教授介绍,将来如果要实现星球基地长期运行,需要多个班次的航天员“轮换”,而每个人在这一过程中的呼吸代谢等消耗是不同的。交替过程中,系统是否还能稳定运行,这些问题如何进一步解决,是此次要研究的重要问题。

新银河xyh70808网站如何 4昨日上午,北京航空航天大学,随着“月宫一号”缓缓开启舱门,4位志愿者走出舱门。新京报记者 陶冉 摄

据介绍,排除重力因素,志愿者在“月宫一号”内的生活和在太空完全一样,此外,还将开展密闭空间内,人的心理问题等的研究。这些都将对保障中国载人登月、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。

“月宫365”创多项“世界之最”

“时间最长”、“生物链最复杂”、“闭合度最高”是刘红给“月宫365”的定义。“月宫365”实验,共历时370天,打破此前国际上此类系统实验持续时间最长的纪录。

俄罗斯、美国都是两生物链环系统,“月宫一号”则达到了四生物链环,系世界首个由“人-动物-植物-微生物”构成的四生物链环人工闭合生态系统。“这样的链环也最贴近自然生态系统。”刘红告诉记者。

刘红还说,生物系统只有一个,但志愿者高矮胖瘦都不一样,代谢水平也不同,他们的活动会冲击生物系统,系统要保证支撑他们,并保持稳定。“月宫365”实现了系统的长期稳定循环运转,且保持了人员身心健康。在她看来,“月宫”这一小步,对于人类实现在地外长期生存而言,是具有重要理论和实践意义的一大步。

谈及未来是否会引入大型动物进行养育,刘红说,我认为近五十年不会有这个可能。因为在封闭环境中的狭小空间,饲养会带来环境问题,饲养工艺也有挑战,饲养数量受限。而且,少量的动物容易让人和动物产生心理依赖,就像宠物一样。后续要食用的话,可能产生“灾难性”后果。这也是我们选择黄粉虫作为食物的原因。既能为志愿者提供丰富的可食蛋白,又能降解舱内部分废弃物从而加速物质循环。

“月宫365”计划还是世界闭合度最高生物再生生命保障系统实验,系统闭合程度达到98%。据刘红介绍,系统闭合度95%是一个边界,在此基础上每提高一点都很困难。

2014年,月宫一号团队进行的实验就实现了97%的闭合度水平。提高的主要是废物处理率和植物栽培效率。

- 讲述

“意外加班”考验成员心理变化

新京报记者了解到,“月宫365”实验志愿者共有8名,分两组,设置三班,交替进行。第一组值第一班,持续时间60天;第二组值第二班,持续时间200天;第一组再值第三班,持续时间由预先的105天延长至110天。

“三个时间段长度分别为中期、长期、超长期,对心理是很大的挑战。志愿者一开始进去很新鲜,后面会烦躁。”刘红介绍,“4月底的时候,通知他们实验要延长5天,他们问为什么,就像要放假了突然要加班,也借这个‘意外加班’分析舱内成员心理的变化、反应。这个意外加班就是模拟地外出现问题,就好像本来能飞回去的飞船飞不回去,需要在外太空多待一些日子。”

新银河xyh70808网站如何此前国际上俄、美建立的都是植物和人的两生物链环系统,是世界上时间最长、闭合度最高的生物再生生命保障系统实验。实验时长达一年,对成员、设备都是挑战,谈及这一年的困难,刘红回忆到,按照实验预定计划,在第三班的时候设置了停电。但在第二班的时候,遭遇了突然停电。

“这对舱内、舱外的人都是很大的挑战,大概经历了半个小时,来电后进行了各方面的回复。这个不是我们自己设计的故障,进一步证明了系统的可靠性、稳定性。”

提及今后动向,刘红透露,团队将在总结分析实验结果基础上,研制可在空间站、月球、火星探测器上搭载的小型生物再生生命保障系统实验装置,争取搭载机会;继而通过天地对比分析,获得矫正参数和模型,进一步为该项技术应用于太空奠定坚实的技术基础。“月宫365”长时间的密闭生存实验获得的生理和心理数据,以及研究建立的调控措施和技术,将为未来的星球基地探索活动人员的健康保障提供重要依据和技术支撑。

- 追访

戚发轫:下一步要利用太空原位资源

“神舟”号飞船总设计师、中国工程院院士戚发轫告诉记者,离开地球,首先必须解决人类在地球外的长期生存问题,而生物再生生命保障系统就是人类实现在地外长期自治生存的关键技术。“月宫365”实验是不可取代的,它对于人类实现在地外长期生存无疑具有重要理论和实践意义。

“想进一步探索太空要先做好基础的、原创性工作,月宫一号就算一个。”戚发轫说,不过除了生物再生生命保障系统外,还要充分利用原位资源,戚发轫提到,比如到了火星,能否利用当地的土壤,生长一些东西,实现原位资源利用,目前国外已经在做这方面工作。

王浚:应用上需克服太空失重等难题

人机与环境工程专家、中国工程院院士王浚表示,“月宫一号”所积累的经验、技术、成果,将为建立月球及其他星球长期驻留和飞船星际飞行提供重要的科技支撑。

谈及月宫一号的后续运用,王浚表示,如果将来这项技术应用到月球,闭合率应该尽量高。

对于该项技术在航天方面的应用,王浚认为,“月宫一号”系统在闭合率和时间方面已经很领先了,但现在做的工作还在地面上,也是在地球重力环境下,像月球的重力只有地球的1/6,在太空失重的环境下如何保证系统的稳定运行,还是需要克服的难题。

本版采写/新京报记者 王俊

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