“月宮一號”

曲婷婷

“嫦娥四號”的發射，是中國月球探測工程中的重要一步。而探月工程，是為載人登月做準備。雖然我們還沒有登上月球，但我們的夢想更遠，比如，月球基地。北京航空航天大學就自主設計了一個模擬月球基地——“月宮一號”。這是繼美國和俄羅斯之后，世界上第三個生物再生生命保障地基有人綜合密閉實驗系統。今年“月宮一號”進行了一項旨在探索人類在地球之外長期生存狀況的實驗，8名志愿者分3個班次輪換，在這個密閉系統中共生存了370天。這就是原“月宮365”計劃。

探索密閉生存系統

大家都知道，在太空中是沒有氧氣、水和食物的，而這些又是人類生存所不可缺少的。想要在太空，或者月球、火星上長期生存，若食物完全從地球攜帶過去，或者由地球定期補給，所費將十分昂貴，而且難以實現。最好的解決辦法就是靠“生物再生”，即構建一個類似地球生物圈的小型生態系統——生物再生生命保障系統。這是未來火星、月球基地等載人深空探測項目所需的十大關鍵技術之一。對此，美國、俄羅斯等國都投入大量的人力、物力、財力，先后建立了不同類型的生物再生生命保障地面綜合實驗研究裝置。已經投入實驗且比較成功的有俄羅斯的“BIOS-3系統”和美國的“生物圈2號”。“月宮一號”也借鑒了這兩個裝置的經驗。

密閉生存的挑戰

在“月宮365”計劃之前，最長的密閉系統生存紀錄是由俄羅斯的“BIOS-3系統”創下的180天。生物再生生命保障系統又被稱為“太空農場”，在“天宮一號”這個“太空農場”中，志愿者們是怎么生存的呢？

“月宮一號”由一個綜合艙和兩個植物艙組成，植物艙主要用來種植植物，而綜合艙就是志愿者們交流、工作和生活的地方。在“月宮一號”中，運行著一個“人—植物—動物—微生物”的四生物鏈環人工閉合生態系統。也就是說，在這個“太空農場”里，除了有“太空農夫”外，還有植物、動物、微生物三類成員。大家各司其職，都發揮著不可或缺的作用。

植物可以提供食物，還能通過光合作用產生氧氣。而植物中人類不吃的部分，比如蔬菜的根部和作物的秸稈，可以用來飼養動物，動物能夠提供人體所需的蛋白質。那么人的排泄廢物、廚余、生活垃圾又該怎么處理呢？這時候就該微生物登場了！

微生物可以分解這些廢棄物中被固定的碳，使其變成二氧化碳進入到空氣中，重新被植物利用進行光合作用。從尿液中回收的水和氮元素，加上衛生廢水，都可以用于灌溉植物。這樣就形成了一個物質的閉合循環。此次“月宮365”計劃栽培篩選出了5種糧食作物、15種蔬菜作物和一種水果。

“月宮一號”里又飼養了什么動物呢？是一種國際上公認的安全可食用的蟲子——黃粉蟲，它的蛋白質含量高達60%，還含有磷、鉀、鐵等元素和多種微量元素。而炒黃粉蟲就成了一道美味又營養豐富的“太空菜”。

“月宮一號”里的微生物不僅可以用來降解廢物，有的還充當著系統保護者的角色，比如有的植物抗病微生物可以幫助植物抵抗病害，人體的腸道益生菌群可以幫助人消化。但也存在有害的微生物，比如有一些微生物寄居在艙室關鍵設備上腐蝕材料，影響系統正常運轉。還有的微生物在環境發生改變時可能變為致病菌。因此，“月宮一號”要定期檢測，清除有害的微生物。

就這樣，“太空農場”里的四類成員完成了固體物質循環、氣體循環和水循環，從而實現了氧氣、水、食物可再生的目標，保障了志愿者們“衣食無憂”。

另外，這個系統離不開光。地球上的植物通過陽光來獲取能量，“月宮一號”里植物則通過LED光源來獲取光能。總之，有了這個“太空農場”，以后前往月球、火星的人們，就不用再像《火星救援》中的馬克那樣，艱難地種土豆了。

探索與科普

“月宮 365”計劃對志愿者進行的長時間密閉生存實驗所獲得的人體生理和心理數據，以及實驗中的調控措施和技術，將會為未來的星球基地探索活動提供重要的技術支撐。未來，科學家們將會通過天地對比分析，獲得矯正參數和模型，更好地將這一實驗結果應用于太空探索事業。

對我們普通人來說，“月宮一號”更是值得關注，因為它作為科普基地，是向大眾開放的！

目前“月宮一號”僅支持電子郵件預約，預約郵箱：lunarpalace@163.com。怎么樣，你想不想去咱們的月球基地體驗一下呢？