我國首個生物再生生命保障試驗系統研制成功，3名志愿者昨天出艙
月宮一號完成105天密室生存
“月宮”問答
1、如何選擇植物？
劉紅：植物必須有營養、比較容易種植、生長周期較短。此外，密閉艙空間有限，植物的個頭兒要比較小，最好不需要光周期，這樣無論白天夜晚都能生長。
2、為何試驗進行105天？
劉紅：“月宮一號”內分批次分時間種植了很多植物。考慮到生物試驗的重復性，將時間定為105天，在此期間，小麥可以收15批，空氣可以完全循環三次。
3、“月宮”如何應用？
劉紅：在飛往月球、火星等天體的飛船上，或是在這些天體上建立基地，就可以搭載“月宮”，構建類似地球生物圈的小型生態系統，供人類長期生存。
昨天，北京航空航天大學校內，神秘的“月宮一號”緩緩開啟艙門，謝倍珍、董琛、王敏娟三人微笑著走出“月宮”，手里還拿著親手種植的四季豆和胡蘿卜。剛剛結束105天“密室生存”的他們，成功完成我國首次長期多人密閉試驗。
隨后，北航宣布，我國首個生物再生生命保障試驗系統及其實驗裝置“月宮一號”研制成功，這使我國成為繼美國、俄羅斯之后第三個掌握該技術的國家，這一技術為宇航員在太空長期生存奠定基礎。
探秘“月宮”
百平方米“月宮”
每日運行費用近一兩萬元
北航新主樓西側，有一排藍頂白墻的房子，房子里就是神秘的“月宮一號”。
據介紹，“月宮一號”分兩期建設，由一個綜合艙和兩個植物艙組成，總面積達160平方米，總體積500立方米。記者眼前的“月宮一號”艙頂部為橢圓形，下部為長方形，看上去像大型油罐車，這只是一期工程。
“月宮”一期去年10月建成，包括一個綜合艙和一個植物艙，面積達102平方米，總體積約300立方米。綜合艙面積達42平方米，設置有居 住間、飲食交流間、洗漱間、廢物處理間；植物艙共60平方米，可進行三層立體栽培，種植面積達69平方米。植物艙被分隔為兩個植物間，可以根據不同植物生 長需要獨立控制環境條件。
北航生物與醫學工程學院教授、首席科學家劉紅帶領的26人團隊負責“月宮一號”的理論、技術研究以及艙室系統設計、安裝、調試等。據劉紅透露，“月宮一號”項目已耗時10年，投入近兩千萬元，其中建立“月宮一號”一期花費1000多萬元，每天運行費用約一兩萬元。
“月宮”零排放
水氣食物循環再生
宇航員在太空生存，離不開氧氣、水和食物，此前人類進入太空，多從地球上攜帶生存物資，但若想在月球、火星甚至更遠的天體上長期生存，食 物、水等物資的攜帶和儲存將變得昂貴而艱難。于是，科學家設想構建類似地球生物圈的“生物再生生命保障系統（簡稱BLSS）”，解決人類在宇宙中生存的難 題。
“月宮一號”中就有這樣的“生物圈”，不僅氧氣、水和食物循環再生，志愿者們的排泄物經過生物技術處理后也循環利用，實現零排放。
三位志愿者在植物艙共種植21種植物，包括小麥、大豆等5種糧食作物，胡蘿卜、豇豆等15種蔬菜，另外還有草莓。這些植物不僅提供三人的“口糧”，還是三人的“呼吸樹”“水之源”。
例如人、動物和廢物處理產生的富二氧化碳空氣經凈化后，從綜合艙送達植物艙，供植物光合作用；而植物艙產生的富氧空氣經空氣凈化后，送到綜合艙，供人和動物呼吸，并提供廢物處理所需的氧氣。
植物蒸騰作用產生的冷凝水被凈化后，由系統補充微量元素，為志愿者提供生活用水。據劉紅透露，目前艙內每天可以回收300升冷凝水，三名志愿者一天用水只需75升，富余較多。
此外，秸稈、糞便、食物殘渣等廢物經生物技術處理后，變成“類土壤基質”肥料，用于植物種植。一部分冷凝水與凈化后的生活廢水和尿液也用于植物栽培。
“月宮”生活
一日三餐多面食
吃蟲補充蛋白質
今年2月3日，謝倍珍、董琛、王敏娟走進“月宮”，過上自給自足的生活。
北航博士生王敏娟性格活潑，她是“月宮”中的大廚。“月宮”種有小麥，一日三餐多面食。小麥成熟后，經磨麥機加工變成面粉，王敏娟制作出美味的全麥面包、饅頭、包子、餃子等食品。為了保持艙內空氣干凈清潔，王敏娟做菜少油少煙，比如涼拌黃瓜、毛豆拌牛肉等。
謝倍珍是北航講師，她負責飼養一種昆蟲——黃粉蟲。這也是一種食物，可以幫助志愿者補充動物蛋白。黃粉蟲能長到2.5厘米，油炸后如薯條般美味，磨碎夾在面包里也相當可口。
董琛也是北航的博士生，他主要負責照料植物。
記錄“植物”日記
看“舌尖”解饞
“月宮”中的一天從7時30分開始。吃完早餐，謝倍珍處理尿液、回收冷凝水，董琛為植物灌溉營養液；中午12時吃飯，午休一個小時；下午， 董琛負責觀察植物生長情況，王敏娟照料植物，謝倍珍則繼續收集尿液等，并飼養黃粉蟲。晚上則是娛樂健身時間，志愿者們可以上網、打電話、看書，或者是騎 車、玩啞鈴。喜好美食的王敏娟每周還要堅持看《舌尖上的中國2》，結束“密室生存”后，她最想去吃一頓火鍋。
每天，志愿者們還要結合自己的專業完成科研任務，例如記錄植物生長情況、微生物、水質等各種數據，以供后續分析。
“艙內很干凈，都沒有PM2.5。”王敏娟打趣道。由于艙內少菌環境，志愿者出艙后需要立即戴上口罩，以免被細菌或病毒感染，他們還需要到醫院進行全面體檢。
“月宮”展望
多項創新領銜美俄
據研究人員統計，在本次長期多人高閉合度集成試驗中，“月宮一號”試驗系統的總閉合度達到了97%，系統內氧氣和水100%循環再生，55%的食物也是再生而成。
劉紅透露，與美國和俄羅斯兩國已建成的系統相比，“月宮一號”更為先進，創新之處包括引入黃粉蟲，能產生動物蛋白；植物更多；在尿液中除回收水外還回收氮素，用作植物栽培；艙內光源更加優化，通過調節LED燈的光色組合，使得光的效率更高等等。
據劉紅介紹，本次試驗確立了生物再生生命保障系統的設計構建方法，初步建立共生植物優化配置與動植物高效培養技術，以及廢物的高效循環利用 等技術。此外，研究人員還發明了新的氣體平衡調控方法，并發現空氣中二氧化碳濃度變化對植物暗呼吸、光合作用以及人呼吸的影響量化規律，明確生物再生生命 保障系統今后的研究發展方向。
系統中多項關鍵技術，例如智能化光環境控制技術、高效立體多層栽培技術、微生物燃料電池技術等經轉化后，應用前景廣闊。
2016年四人密室生存
志愿者出艙，“月宮一號”的試驗并未結束。6月1日，“月宮”清艙，開展7天的密閉無人試驗，以觀測艙內的氣體狀況。
依據劉紅的計劃，今年下半年開展“月宮一號”二期工程，除升級已有系統外，還要再建密閉艙，預計2016年將開展更高閉合度、更長時間的4人“密室生存”試驗，為下一步進入太空試驗做準備。
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