“月宮一號(hào)”內(nèi)進(jìn)行“月宮365”實(shí)驗(yàn)獲得成功；系時(shí)間最長(zhǎng)、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(hào)”緩緩開啟艙門，4位志愿者走出艙門。標(biāo)志著“月宮一號(hào)”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(shí)370天，是世界上時(shí)間最長(zhǎng)、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(gè)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(gè)班次進(jìn)入，封閉生活。

值得注意的是，此次出艙時(shí)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(shí)許，“月宮一號(hào)”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(qǐng)出了四位重量級(jí)科學(xué)家：“神舟”號(hào)飛船總設(shè)計(jì)師、中國(guó)工程院院士戚發(fā)軔，人機(jī)與環(huán)境工程專家、中國(guó)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(guó)工程院院士趙沁平和北航副校長(zhǎng)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(zhǎng)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(lái)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(hào)。

“月宮365”創(chuàng)多項(xiàng)“世界之最”

“時(shí)間最長(zhǎng)”、“生物鏈最復(fù)雜”、“閉合度最高”是劉紅給“月宮365”的定義?！霸聦m365”實(shí)驗(yàn)，共歷時(shí)370天，打破此前國(guó)際上此類系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的紀(jì)錄。

俄羅斯、美國(guó)都是兩生物鏈環(huán)系統(tǒng)，“月宮一號(hào)”則達(dá)到了四生物鏈環(huán)，系世界首個(gè)由“人-動(dòng)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)?！斑@樣的鏈環(huán)也最貼近自然生態(tài)系統(tǒng)?！眲⒓t告訴記者。

劉紅還說(shuō)，生物系統(tǒng)只有一個(gè)，但志愿者高矮胖瘦都不一樣，代謝水平也不同，他們的活動(dòng)會(huì)沖擊生物系統(tǒng)，系統(tǒng)要保證支撐他們，并保持穩(wěn)定?！霸聦m365”實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的長(zhǎng)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(lái)，“月宮”這一小步，對(duì)于人類實(shí)現(xiàn)在地外長(zhǎng)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(lái)是否會(huì)引入大型動(dòng)物進(jìn)行養(yǎng)育，劉紅說(shuō)，我認(rèn)為近五十年不會(huì)有這個(gè)可能。因?yàn)樵诜忾]環(huán)境中的狹小空間，飼養(yǎng)會(huì)帶來(lái)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(dòng)物容易讓人和動(dòng)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(gè)邊界，在此基礎(chǔ)上每提高一點(diǎn)都很困難。

2014年，月宮一號(hào)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(shí)間60天；第二組值第二班，持續(xù)時(shí)間200天；第一組再值第三班，持續(xù)時(shí)間由預(yù)先的105天延長(zhǎng)至110天。

“三個(gè)時(shí)間段長(zhǎng)度分別為中期、長(zhǎng)期、超長(zhǎng)期，對(duì)心理是很大的挑戰(zhàn)。志愿者一開始進(jìn)去很新鮮，后面會(huì)煩躁?！眲⒓t介紹，“4月底的時(shí)候，通知他們實(shí)驗(yàn)要延長(zhǎng)5天，他們問為什么，就像要放假了突然要加班，也借這個(gè)‘意外加班’分析艙內(nèi)成員心理的變化、反應(yīng)。這個(gè)意外加班就是模擬地外出現(xiàn)問題，就好像本來(lái)能飛回去的飛船飛不回去，需要在外太空多待一些日子?！?/p>

實(shí)驗(yàn)時(shí)長(zhǎng)達(dá)一年，對(duì)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(shí)候設(shè)置了停電。但在第二班的時(shí)候，遭遇了突然停電。

“這對(duì)艙內(nèi)、艙外的人都是很大的挑戰(zhàn)，大概經(jīng)歷了半個(gè)小時(shí)，來(lái)電后進(jìn)行了各方面的回復(fù)。這個(gè)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?！?/p>

提及今后動(dòng)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(cè)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(zhēng)取搭載機(jī)會(huì)；繼而通過天地對(duì)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(zhǎng)時(shí)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(lái)的星球基地探索活動(dòng)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(hào)飛船總設(shè)計(jì)師、中國(guó)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(zhǎng)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(zhǎng)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(duì)于人類實(shí)現(xiàn)在地外長(zhǎng)期生存無(wú)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(hào)就算一個(gè)?！逼莅l(fā)軔說(shuō)，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?，生長(zhǎng)一些東西，實(shí)現(xiàn)原位資源利用，目前國(guó)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(guó)工程院院士王浚表示，“月宮一號(hào)”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(zhǎng)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(hào)的后續(xù)運(yùn)用，王浚表示，如果將來(lái)這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到月球，閉合率應(yīng)該盡量高。

對(duì)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(hào)”系統(tǒng)在閉合率和時(shí)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