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月宫一号无人实验:舱室实现循环再生氧气和水

月宫一号无人实验:舱室实现循环再生氧气和水

“月宫一号”的3名志愿者出舱后,目前正进行为期10天的无人实验,继续培育舱内植物。在没有人扰动的情况下,科研人员可获得更精确的实验数据。据了解,“月宫一号”将于5月31日清舱。

探访无人实验植物当主角

昨天下午,记者来到北京航空航天大学内,“月宫一号”的所在地。这是由1个综合舱和1个植物舱组成的密闭舱室。在此前的有人实验中,3名志愿者主要在综合舱活动,这里设有居住间、人员交流和工作间、洗漱间、废物处理和昆虫间。

3名志愿者于5月20日出舱后,“月宫一号”还要进行为期10天的无人实验。实验的主角,也换成了舱内的各种植物。记者注意到,植物舱被分隔为2个植物间。透过舱壁上的观察窗,能看到舱内摆着的架子上,种满了粮食作物和蔬菜。

在有人实验中,植物舱中的植物由人工培育。3名志愿者栽培了5种粮食作物(小麦、大豆、花生、油莎豆、玉米),15种蔬菜作物(胡萝卜、豇豆、四季豆、茼蒿、苋菜等),1种水果(草莓)。

这些植物除了供志愿者食用外,还能净化含有二氧化碳的空气,产生富含氧气的空气。而且植物会通过蒸腾蒸发产生冷凝水,利用一定的回收技术,“月宫一号”每天可收集300升冷凝水。

在满足3名志愿者使用之外,还有富余,用于栽培植物。

揭秘玉米和花生不吃做实验

“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,小植物间内种植了玉米、大豆、花生和小白菜等植物。“这些植物晚上都是要睡觉的,不然它们不开花。”

小植物间内的温度,一直保持在25℃左右。并且要通过开关LED灯,来模拟白天和夜晚。“它们的生长需要光周期,也就是要不停地开灯、关灯,当然是自动控制的。”

虽然舱内培育了多种粮食、蔬菜和水果,“但不全是给人吃的”。刘红提到,这些植物分为生产型和存储实验型。前者专供志愿者食用,后者如玉米和花生是不能吃的,只能用来做实验。

“以花生为例,我们要分析它的营养成分,对品种进行筛选,为以后的实验做好准备。”刘红表示,未来可能会把花生作为舱内人员的主要粮食,用来替换油莎豆,为人体提供植物性脂肪。

在大舱内,主要种植着小麦、草莓和一些蔬菜。该类植物生长,需要长时间的阳光照射。因此舱内的LED灯是不需要关闭的,温度也维持在22℃上下。“在学生的鼓动下,我尝了大舱内的两颗草莓,酸甜的味道特别浓。”刘红笑着说。

照顾植物进舱前先灭菌

虽然“月宫一号”目前进行的是无人实验,但科研人员仍要在每天上、下午,分两次进入植物舱,对植物进行日常的维护。“给植物供给营养液,收获已经成熟的作物。”刘红说,还要监控植物的生理指标,如用光合仪检测植物的光合作用。

无人实验的维护工作,由刘红研究团队的5名志愿者完成,他们轮流进入植物舱,对植物做维护。志愿者邵玲智介绍,他们入舱前先要在第一更衣室内换上干净的鞋子,到风淋室用洁净的空气冲洗全身,再到第二更衣室穿上包裹全身的无菌服。完成这些复杂的程序后,才能进入“月宫一号”的舱内。

“舱内的空气特别清新,还有成熟麦子的麦香味儿。”她说,收获着自己亲手种下的作物,这种感觉既奇妙又令人欣喜。为了保证系统的稳定,目前“月宫一号”的植物舱内,还是按有人实验时的制度栽培植物。也就是每7天栽种、收获一批作物,这样能保证舱内气体的均匀。

对话设备全升级再增一个植物舱

法制晚报(以下简称“FW”):3名志愿者出舱后,为什么还要做10天的无人实验?

刘红:之前的有人实验中,人会扰动舱内环境。以二氧化碳浓度为例,人走到哪里,二氧化碳的浓度就会随之升高。目前进行的无人实验,少了人的扰动后,我们可获得更精确的实验数据。

FW:无人实验何时结束,之后怎么处理舱内植物?

刘红:“月宫一号”将于5月31日清舱,到时会把舱内植物全部搬出来。

其中部分植物会在舱外进行试验检测,植物的不可食部分可用来做成类土壤基质,用来栽培植物。

FW:已经出舱的3名志愿者,目前身体状况如何?

刘红:他们出来两天后,到北航校医院做了全面检查。结果显示一切正常,有的人身体状况比入舱前还好。比如进去之前有点高血脂,出来后指标反而正常了。舱内的饮食,都是科学订制的食谱,里面空气的PM2.5指数是1。吃的健康,空气又清新,身体能不好么?

FW:“月宫一号”一期实验很成功,未来有什么新的计划?

刘红:有媒体报道,我们要再建一个植物舱,其实不只这一项。一期实验中发现了一些问题,因此还要对现有3个舱的设备,进行升级改造。光是硬件的花费,预计就要1500万。初步计划,今年先把新建植物舱的大结构弄出来。资金到位的话,最快明年上半年能建成。

FW:为何要增加一个植物舱?

刘红:“月宫一号”现有2个舱室,实现了在系统内循环再生100%的氧气和水,以及55%的食物,总闭合度达97%。但仍有3%的物质,需要从外界输送进舱。我们想要将闭合度提高到99%,几乎完全实现舱内的自给自足。还要再增加一名志愿者入舱,并提高志愿者在舱内的停留时间。

现在1个植物舱内的种植面积是69平方米,平均到每名志愿者身上是23平方米。增加一个植物舱后,种植面积会扩大,平均每个人是30平方米,供给能力会好得多。

FW:实验对志愿者有什么特殊要求吗?

刘红:首先要有技术,志愿者负责的工作,都是各自研究领域的课题。他们要有生产、实验的技能,不是在舱里随便养几个人。志愿者还要有良好的耐力,忍得住寂寞。不能进去三天,就想要出来了。最重要的一点,是要热爱这项工作。

背景链接

“月宫一号”是北京航空航天大学建立的,一种空间基地生命保障人工闭合生态系统地基综合实验装置。它是一个密闭舱室系统,用于开展月球基地生命保障系统的地基试验研究。

“月宫一号”构建由植物、动物、微生物组成的人工闭合生态系统。人类生活所必需的物质,可以在系统内循环再生,为人类提供类似地球生态环境的生命保障。

在实验运行期间,“月宫一号”与外界不发生气体交换。已建成的“月宫一号”一期,包含了一个植物舱(58平方米),和一个综合舱(42平方米),可以为3位志愿者提供生命保障。

二期建成后,“月宫一号”将由1个综合舱和2个植物舱组成。总面积160平方米,总体积500立方米,可满足4个人更高闭合度的生命保障需求。

文/记者张丽 摄/法制晚报记者林晖

志愿者每天两次,入舱维护植物的生长

科研人员在舱外,通过屏幕监控“月宫一号”内的情况

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