“月宮一號”牛在哪

月球，作為地球的近鄰，自古以來便是人們的關注焦點。在我國傳統(tǒng)神話故事中，人們想象月球上有宮殿，稱其為“月宮”“蟾宮”。這些古代人民浪漫瑰麗的想象，今天正逐漸成為現(xiàn)實。“月宮一號”作為我國首個、世界第三個生物再生生命保障系統(tǒng)地基綜合實驗裝置，以及世界首個成功的四生物鏈環(huán)人工閉合生態(tài)系統(tǒng)，將為我國的載人航天工程與探月工程，提供重要支撐。

1月26日，準備入艙換班的一組志愿者入艙前宣誓。 新華社記者 羅曉光攝

當然，大家一定對“生物再生生命保障系統(tǒng)”以及“四生物鏈環(huán)”這兩個詞感到陌生。我們知道，生命保障是載人航天的一項關鍵技術。宇航員離開地球，在遙遠的太空中生存，離不開空氣、水和食物。然而，目前的載人飛行器和空間站中，所采用的生命保障系統(tǒng)為攜帶式或物理化學再生式，其往往需要在一定周期內對物料進行補充，以維持生命保障系統(tǒng)的正常運行。而人類在未來進行深空探測，構建月球、火星基地，由于距離遙遠，運輸成本極高，因此需要“生物再生生命保障系統(tǒng)”。其利用生物技術，原位循環(huán)再生人類生存所需的氧氣、水和食物，通過系統(tǒng)內循環(huán)的方式，減少外部物料輸入，提高系統(tǒng)閉合程度，降低運營成本。

在正式進行火星、月球基地建設之前，需要建立地基綜合實驗驗證系統(tǒng)進行技術驗證。前面我們提到，我國是世界上除俄羅斯與美國外，第三個建立此類系統(tǒng)的國家。從結果上來說，中國、俄羅斯、美國的系統(tǒng)都獲得了成功，但是從技術上來說，我國的技術顯然要更高。原因就在于，俄美所采取的技術，都是由人-植物組成的“兩生物鏈環(huán)系統(tǒng)”，而我國采取的是由人-植物-動物-微生物組成的“四生物鏈環(huán)系統(tǒng)”。

一個生態(tài)系統(tǒng)中，物種數(shù)越多，其穩(wěn)定性就越強，當然這也意味著技術復雜度也越高。美國和日本曾經(jīng)嘗試過四生物鏈環(huán)系統(tǒng)，但都以失敗告終。而“月宮一號”在2013年建成，并于2014年成功進行3人105天的長期密閉實驗，系統(tǒng)閉合度達到了97%，循環(huán)再生了100%的氧氣和水，55%的食物。這標志著我國的生物再生生命保障技術已經(jīng)達到了世界領先水平。

當然，對于該項技術的研究探索步伐不會就此停止。經(jīng)過三年的研究和發(fā)展，就在2017年5月10日，“月宮一號”開始了新的征程——進行長達一年的長期密閉實驗。這個被稱為“月宮365”的實驗讓兩組共八名志愿者進入“月宮一號”中生活。在2017年7月9日，一組四名志愿者在入駐60日后，與二組四名志愿者換班；而在2018年1月26日，二組志愿者結束其200天的艙內居住生涯，與一組志愿者再次換班。在兩次換班的過程中，“月宮一號”內部在較長時間內有八人進駐。在這種人數(shù)增加一倍，二氧化碳產(chǎn)生量增加近乎一倍的狀況下，空氣循環(huán)系統(tǒng)經(jīng)受住了考驗，這也證明了“月宮一號”這一四生物鏈環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

而二組志愿者200天的連續(xù)駐留時長，也打破了由俄羅斯科研人員創(chuàng)造的連續(xù)駐留180天的世界紀錄。同時，“月宮365”實驗也自此進入沖刺期，一組志愿者們將完成最后105天的實驗。2018年5月，如果實驗最終成功完成，將刷新人工閉合生態(tài)系統(tǒng)的連續(xù)運行時長紀錄，在人類航天事業(yè)的長卷中，留下一筆壯麗的“中國紅”。

(作者：姚智愷，系“月宮一號”團隊成員、北京航空航天大學研究生)