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揭秘“月宮一號”內的生活:種菜養蟲、上網追劇
2018-04-22 08:26:57 來源: 新京報
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  2017年7月9日,“月宮一號”第一組的實驗人員在植物艙內工作。新京報記者 吳江 攝

  葉菜綠油油成長,黃瓜挂在枝頭,志願者收割小麥、處理廢物……透過泛著紅藍光的舷窗,“月宮一號”真實生活圖景展現在公眾眼前。

  4月21-22日,北京航空航天大學面向社會公眾開放“月宮一號”科普基地。

  “月宮一號”是我國第一個、世界上第三個生物再生生命保障地基有人綜合密閉實驗係統,是世界上第一個成功的四生物鏈環係統。

  “月宮一號”目前在進行的“月宮365”實驗,是針對載人月球基地及火星探測等航天計劃而開展的綜合性實驗,主要任務是研究一個生物係統如何實現為不同代謝水平的乘員組提供生命保障,並保持係統穩定,為此8名志願者需要交替分三個班次進入,封閉生活365天。

  揭秘1

  什麼是“月宮一號”?

  由1個綜合艙和2個植物艙組成,植物艙種植主食、蔬菜等

  “月宮一號”由1個綜合艙和2個植物艙組成,總面積160平方米,總體積500立方米。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,可根據不同植物生長需要獨立控制環境條件。

  據月宮一號總設計師、首席科學家劉紅介紹,植物艙Ⅰ主要種植主食類,包括小麥、土豆、胡蘿卜、蔥等。植物艙Ⅱ種植蔬菜等,有大豆、油莎豆、黃瓜、西紅柿、辣椒等。

  植物艙Ⅰ貼了單面透的膜,從裏面看不到外部世界;而植物艙Ⅱ的懸窗沒有貼膜,內外通透。劉紅解釋,艙內設有攝像頭,會有攝像頭捕捉艙內人員的行為,由此開展一些心理學研究。

  植物種類的種植選擇,一方面要考慮營養需求,根據營養匹配,還需要生産效率高,栽培工藝簡單。並且,根據植物的需要設置光配方,“植物對紅光、藍光需求高,紅光最多,其次是藍光,所以植物艙看起來是泛紅藍光。”劉紅介紹。

  揭秘2

  水氣100%循環如何實現?

  廢水凈化、水汽冷凝,生産的水分別用于配置營養液、飲用等

  “月宮一號”係統閉合程度可達98%,艙內水和氧氣可實現100%循環再生。

  100%的水循環如何實現?劉紅告訴記者,人産生的廢水包括尿液、衛生廢水等進行凈化處理,之後是用于配置營養液,栽培植物。植物蒸發以及人的呼吸會産生水汽,水汽會到空氣裏,利用冷凝水收集係統收集後,集中進行凈化,供人飲用、洗漱、洗衣服等。“這和我們平時喝的水來源是極其相似的,我們平時喝的水從江河湖泊來,江河湖泊水也是空氣冷凝水。”劉紅解釋道。

  100%的空氣循環又是如何實現?在係統中,植物是自養生物,消耗二氧化碳、産生氧氣,人和動物以及微生物則是異養生物,消耗氧氣、産生二氧化碳。艙內有一套空氣循環係統,植物艙産生的富氧空氣會打到綜合艙,綜合艙産生的富二氧化碳的空氣會經過凈化後打到植物艙,由此來進行氧氣和二氧化碳的循環再生。

  那固體廢物怎麼處理?艙內設置了廢物處理間,處理固體和液體廢物的場所。“固體廢物包括人糞、植物秸稈及廚余等,它們會進入廢物處理間,利用生物轉化劑進行處理。”劉紅説。

  揭秘3

  在“月宮”裏如何生活?

  日程安排非常滿,可上網、追劇,黃粉蟲也是艙內食物

  2017年5月10日,“月宮365”實驗計劃啟動,實驗長達365天,艙內志願者共8名,分兩組,設置3班。1組值第一班,持續時間60天,2組值第二班,持續時間200天,1組再值第三班,持續時間105天。

  現在,志願者的“月宮”時光進入倒計時,不過劉紅告訴記者,這365天的挑戰新增了一個“應急加班”實驗,延期5天,以考查志願者心理情緒變化情況。

  志願者每天在艙內會進行哪些活動?8名志願者之一的劉慧此前曾告訴記者,裏面日程安排非常滿,基本是六點半起床、晚上十一點睡覺。每人每天還要測量和記錄體重、體溫、血壓與血氧飽和度等健康指標。

  志願者在艙內也有娛樂活動。劉慧介紹,從晚上6點吃晚飯開始,志願者們做飯、吃飯、聊天,“裏面可以上網看新聞,了解國家大事,也會追一些熱片,外面發生的事情通過網絡也都知道。”

  志願者在艙內怎麼吃飽肚子呢?“‘月宮365實驗’中,80%的食物來自循環再生,還有20%是油鹽糖及部分肉類等外源食物。”劉紅説。

  值得注意的,黃粉蟲也是艙內的食物。據介紹,黃粉蟲既能為志願者提供豐富的可食蛋白,又能降解艙內部分廢棄物從而加速物質循環,還起著一定的心理調適的作用。具有營養豐富、部分廢棄物處理、培養條件容易滿足、食用安全且味道鮮美的特點。

  ■ 對話

  “月宮一號”總工程師劉紅:

  雖還在地面研究以後會太空搭載

  新京報:舉辦開放日科普活動,出于什麼考慮?

  劉紅:“月宮365”實驗進程密集,參觀的多了也會影響實驗,一直沒公開參觀,這次借著第三個航天日機會,面向公眾開放,希望能激發公眾,尤其是青少年對科學的熱情,培養後續力量。

  新京報:實驗已進入倒計時,目前各方面進展如何?

  劉紅:總體情況運轉良好。實驗的核心目的是如何支持不同水平的志願組的生命保障,因為在外太空也不可能一組人派過去一直待著,會有不同水平的成員交替換班,所以我們設置了兩組代謝水平,一組代謝水平相對較低,一組較高,1-2-1交替證明了係統可以穩定調控。

  新京報:“月宮365”計劃期間,有沒有遇到什麼困難?

  劉紅:比較大的困難是實驗持續時間特別長,中途跨越各種節日,不管是中秋節、春節,成員必須在崗。

  技術層面上,艙內的成員駐留了200天,打破了此前由俄羅斯科研人員創造的在生物再生生命保障係統中連續駐留180天的世界紀錄,我們要保證這200天從心理到生理都很健康。

  而且這個係統,設置了換班,有各種代謝水平交替,要保證及時調控係統,這也是很大的挑戰。

  新京報:“月宮一號”的實驗會應用到太空嗎?

  劉紅:目前在全世界還沒有到空間應用級別,停留在地面研究階段,以後要做太空搭載,比如搭載月球探測器、火星探測器、空間站,研究空間環境對這個係統産生什麼影響,通過天地對比,來分析獲得矯正參數、矯正模型,這樣整個大係統的參數、模型就可以應用到太空中了。

  新京報:“月宮一號”進行的實驗會應用到民生中嗎?

  劉紅:植物栽培技術可以很好地應用到植物工廠,可以節省土地,産品質量、污染問題都很好控制。光譜配方、營養液的循環技術都可以在農業方面進一步應用,應用到現代精準農業。

  新京報:除了農業還有別的技術轉化?

  劉紅:“月宮一號”裏的家庭、辦公場所也可以做轉化技術,比如做家庭生態屋,在家裏做植物栽培。因為植物不僅是食物,還可以增加空氣濕度、增加負氧離子、調節人的情緒和心理。這次試驗,做了大量實驗,不同的植物,人看著它、栽培它、食用它都是什麼感受,會做很多研究。接下來可以做一些産品、設備,讓普通人、沒有相關技能的人可以很好地操作。(記者 王俊)

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