挑戰“太空生存”180天

挑戰“太空生存”180天

如今，我國空間站建設已迫在眉睫。此次，“太空180”大科學試驗標志著我國自主掌握的受控生態生保技術達到國際先進水平，為航天員長期飛行、外星駐留做好充分準備，也為空間站相關任務設計提供了重要依據。

隨著人類不斷向深空展開探索，如何在星際空間長期生存一直是眾人關注的焦點,科幻電影里在火星種土豆的場景遲早會成為現實。2016年12月14日，唐永康、吳世云、羅杰、仝飛舟4名志愿者邁出密閉艙。至此，“綠航星際”4人180天試驗（“太空180”大科學試驗）取得圓滿成功。在180天里，他們到底經歷了什么？

2016年12月14日，唐永康、吳世云、羅杰、仝飛舟4名志愿者邁出密閉艙，志愿者仝飛舟（后排左一）出艙時向人們揮手致意

1700余項數據連續采集

為瞄準未來人類深空探測和星際駐留任務，開發自主掌握的受控生態生保技術，2013年9月，中國航天員中心和深圳市政府開始合作共同完成上述試驗。

載人航天工程航天員系統副總設計師、綠航星際試驗技術負責人李瑩輝說，本次試驗所用的密閉艙，位于廣東深圳的太空科技南方研究院內，占地面積370平方米，總容積1049立方米，由4個生物艙、2個乘員艙、1個生保艙和1個資源艙組成，其中植物栽培總面積260平方米，是我國目前最大的空間生命保障系統集成試驗裝置。

試驗中，“綠航星際”平臺14個子系統運行可靠，5類25個品種植物茁壯生長，635臺（套）參試設備穩定工作，兩大學科21個參試項目有序實施，實現了兩大學科1700余項數據的連續采集，獲取了大量翔實可靠的試驗數據和資料。

在生物艙內，大豆、小白菜、草莓等作物長勢喜人。它們不僅是食物，還能用于生產氧氣、吸收二氧化碳、凈化水質，同時對有害氣體也有微量吸收能力。此外，生活用水供應系統可以收集冷凝水，經過過濾和滅菌處理后供人使用；廢水處理系統可以收集生活廢水和尿液，降解其中各類有機物質，使其變為植物營養液，再通過植物生長進入生態循環圈；固體廢物生態化處理系統能利用微生物對糞便、餐廚垃圾等進行降解處理，得到的有機肥能供應植物生長所需，產生的廢氣也能供植物進行光合作用。

180天模擬未來外星生活

此次執行任務的志愿者為3男1女，唐永康、仝飛舟是中國航天員中心的科研人員，羅杰、吳世云為社會公開招募，他們分別是深圳市農業科學研究院和深圳市太空科技南方研究院的科研人員。

在這180天里，他們既是“農夫”，每天都要照料糧食和蔬菜；又是“廚師”，自己烹制美味佳肴；還是“醫生”，幫助同伴完成每日的醫學檢查；此外，他們還要當“火星人”，模擬著未來人類飛往火星的旅程。

此次試驗涌現了不少中國特色，比如在志愿者的健康維護上，有太極拳和中醫；在培植植物選擇上，參照《本草綱目》，既要考慮物資供應，也要考慮健康保障，比如石斛等。為了最大限度考核人對自然環境的適應能力，試驗中期還引入“火星時”項目，目的是前后對照，可以更好地從實驗的角度去分析數據，獲得更多的信息量，包括志愿者內分泌改變以及情緒變化。據悉，火星上一個完整晝夜約24小時40分鐘，自引入“火星時”以來，艙內時間每天比地球上長40分鐘。

科學家們還展開了心理干預，在給志愿者的《協同手冊》里專門插了一些畫，通過與美好事物的關聯，緩解志愿者心理壓力。除此之外，試驗還將引入心理專家，在艙外通過對志愿者的觀察，對他們進行心理疏導。

李瑩輝說，此次試驗很漫長，工作人員24小時值班，對技術能力是一個挑戰。另外要及時果斷處理一些問題，比如虛假煙霧報警之類，需要有很好的應急能力。

唐永康是此次試驗的指令長，他坦言：“與世隔絕的日子，我需要信仰和信念來支撐。”試驗中，他負責決策艙內各項事務，協調調度每日工作。任務進行到中期，成員們的生理心理都進入了疲憊期。唐永康為了幫大家調整節奏，常組織大家圍坐在一起，在拌嘴和玩笑中放松情緒。

主要負責照看25種植物生長的羅杰笑稱自己是“農夫”。艙內沒有日出日落，這讓他一度覺得每一天都是挑戰，喜愛讀書的他選擇用看書來戰勝不適。

吳世云是公認的“認真哥”，負責整個平臺的運行維護保障，還承擔著大氣、水、固體廢物循環等重任。在壓抑和不開心時，他會通過運動、看書、與別的志愿者溝通交流來進行調節。

作為唯一的女性，仝飛舟在180天中，心理也會有波動，她主要通過練習太極拳、干體力活、寫日記來平復心情。

在試驗的項目中，還出現了以制作食物為主的3D打印機。其中難點在于調料、調水，還有調溫，必須要達到一個最佳調配比例才能夠成型。這款3D打印機可以通過溫度控制，在原材料出口就進行多次加熱，這是整個食物打印機的關鍵。

3D打印食物最主要的并不是為了美味，這是在探索未來人類在太空生存時，如何能夠最大限度的利用食物的原材料實現更長時間的食物保存。科研人員介紹，如果3D食物打印機真的可以出現在太空家園，就可以節約大量的物資供給。

為了驗證人在長時間經受無水洗浴的心理變化和生理的適應性，“太空180”大科學試驗還將免水洗浴作為一個試驗項目引入。志愿者通過擦洗的方式來完成洗澡，這個是生理和心理的雙重挑戰，在空間站也是通用的。

朝地外星球基地生存邁進

航天員科研訓練中心副主任李慶龍說，隨著不久前天宮二號和神舟十一號任務的圓滿成功，這一載人航天工程第二步第二階段關鍵之戰相繼完成，第三步空間站建設已迫在眉睫。

環控生保技術作為載人航天發展的重要研究領域，事關航天員生命安全，也是實現空間站長期在軌運行和實施載人探月、深空探測、火星登陸的技術制高點，受到了世界航天大國的廣泛關注。

據了解，此前的生態生保系統，包括天宮二號空間實驗室、神舟十一號飛船在內，都是采用第一代航天環控生保系統，這意味著航天員的飲食無法再生，要從地面帶上去。第二代技術以物理、化學再生為基礎，可以實現空氣、水的再生循環，但食物仍需地面供給。其面向中長期飛行任務，用于國際空間站以及未來我國空間站。

而此次試驗屬于我國正在研制的第三代航天環控生保系統，也就是適合多乘員長期駐留的高物質閉合度、運行高效、系統可靠的生命保障體系，其最大特點是“生物再生”——能實現系統內食物、氧氣和水等基本生保物資的高效循環再生，以大幅減少航天任務的物資補給需求，保障深空探測與星際駐留任務。“此次試驗已順利圓滿達到了預定的目標，深化了我國對于第三代航天環控生保系統的認識，這是發展高物質閉合度生命保障系統的一次重要工程實踐，是掌握地外星球基地生命保障系統技術的重要開篇，為空間站相關任務設計提供了重要依據。”李瑩輝說。

中國工程院院士彭永臻表示，本次試驗涵蓋環境、農業、生物、能源、機械、通信、醫學、健康等學科，是一項高度融合系統工程，很好地驗證了生活生態系統中環境工程技術、物質循環技術、生活與健康保障技術等，加深了人與環境之間的相互作用規律的認識。同時，該試驗獲取了大量科學實驗數據，為拓展人類生存空間的科學探索積累了寶貴經驗。這次試驗的順利開展，標志著我國自主掌握的受控生態生保技術達到國際先進水平。

（《光明日報》2016.12.16、新華網2016.12.15等）