4人，駐留人數(shù)最多；180天，持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)；極少外界供給，閉合循環(huán)程度更高——這是我國(guó)首次公開(kāi)招募志愿者參與航天實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

　　通過(guò)氧氣和水的100%循環(huán)，構(gòu)建一個(gè)由植物、動(dòng)物、微生物組成的人工生態(tài)系統(tǒng)。這將會(huì)面臨哪些挑戰(zhàn)呢？

　　180天你想過(guò)這樣生活嗎？在完全封閉的模擬太空艙中，不能得到外界補(bǔ)給，通過(guò)氧氣和水的100%循環(huán)，構(gòu)建一個(gè)由植物、動(dòng)物、微生物組成的人工生態(tài)系統(tǒng)。這不是科幻電影，而是即將降臨在你身上的真實(shí)生活。

　　8月3日，由太空科技南方研究院發(fā)起，深圳市政府和中國(guó)航天員科研訓(xùn)練中心攜手合作的《綠航星際·“太空生存”挑戰(zhàn)180天》項(xiàng)目志愿者招募選拔活動(dòng)正式上線。這次活動(dòng)的全稱為“4人180天受控生態(tài)生保系統(tǒng)集成實(shí)驗(yàn)”，是我國(guó)航天試驗(yàn)項(xiàng)目首次對(duì)社會(huì)大眾進(jìn)行公開(kāi)招募。項(xiàng)目上線后5個(gè)小時(shí)內(nèi)報(bào)名人數(shù)突破千人，引起社會(huì)和公眾的廣泛關(guān)注。

　　為登陸火星做準(zhǔn)備？

　　24小時(shí)，這是我們地球人的一天。但是，如果按照火星時(shí)間生活，你能適應(yīng)嗎?

　　項(xiàng)目發(fā)起方太空科技南方研究院副院長(zhǎng)、中國(guó)載人航天工程航天員系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師李瑩輝在接受媒體采訪時(shí)介紹，志愿者在太空艙內(nèi)的生活作息依舊是白天工作晚上休息。但是，實(shí)驗(yàn)設(shè)定了一段時(shí)間將按照火星的晝夜節(jié)律運(yùn)行。地球1天為24小時(shí)，火星1天則是24小時(shí)37分22.6秒。李瑩輝介紹道，按照火星的晝夜節(jié)律來(lái)安排作息，是為將來(lái)的火星探測(cè)打基礎(chǔ)。

　　自1969年7月人類完成首次登月以來(lái)，世界各國(guó)探索和征服外太空的腳步從未停歇。宇航員要想離開(kāi)地球，在遙遠(yuǎn)的太空中生存，自然離不開(kāi)氧氣、水和食物，很長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)這些物質(zhì)只能一次性攜帶充足，不能再生。然而，人類在不遠(yuǎn)的未來(lái)，將會(huì)進(jìn)行更長(zhǎng)時(shí)間、更遠(yuǎn)距離的太空探索，例如構(gòu)建月球、火星基地等。由于路途遙遠(yuǎn)，食物完全通過(guò)攜帶儲(chǔ)存供給，或進(jìn)行地面定期補(bǔ)給將變得十分昂貴且很難實(shí)現(xiàn)。因此，僅僅依靠攜帶或物理化學(xué)再生方式滿足生命保障需求，載人深空探索幾乎不可能實(shí)現(xiàn)。目前的解決辦法是依靠“生物再生”的方式，在月球、火星基地，或是飛向火星的飛船中，構(gòu)建一個(gè)類似地球生物圈的小型生態(tài)系統(tǒng)。科學(xué)家們把這樣一個(gè)小型生態(tài)系統(tǒng)稱為“生物再生生命保障系統(tǒng)”。

　　據(jù)介紹，此次實(shí)驗(yàn)啟動(dòng)目的在于掌握深空探測(cè)與星際駐留任務(wù)中生命保障與健康維護(hù)的核心技術(shù)，發(fā)展適合多乘員長(zhǎng)時(shí)間駐留的高物質(zhì)閉合度、運(yùn)行高效、系統(tǒng)可靠的生命保障體系新方法、新技術(shù)。

　　其實(shí)，早在2012年12月，中國(guó)航天員科研訓(xùn)練中心在逐步突破單項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上，開(kāi)展了我國(guó)首次2人30天受控生保系統(tǒng)集成技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究，初步掌握了密閉生態(tài)系統(tǒng)中大氣和水等物質(zhì)流的動(dòng)態(tài)平衡調(diào)控技術(shù)，在我國(guó)受控生態(tài)生保技術(shù)發(fā)展史上有著重要意義。2014年5月，“月宮一號(hào)”成功完成了我國(guó)首次長(zhǎng)期高閉合度集成實(shí)驗(yàn)，密閉實(shí)驗(yàn)持續(xù)了105天。

　　密閉生態(tài)生保系統(tǒng)，以建立人在太空生存環(huán)境為目標(biāo)，為保障航天員安全、高效工作提供生存與工作環(huán)境，以最小的物質(zhì)和能量代價(jià)實(shí)現(xiàn)人與環(huán)境的物質(zhì)能量轉(zhuǎn)換。

　　“整個(gè)密閉生態(tài)生保系統(tǒng)，包括植物的生長(zhǎng)、氧氣的再生、廢水的利用等技術(shù)?！敝袊?guó)載人航天工程辦公室副主任楊利偉在項(xiàng)目啟動(dòng)儀式上表示，目前是以突破航天技術(shù)來(lái)做，項(xiàng)目完成之后，將來(lái)可把這些低碳技術(shù)轉(zhuǎn)化為民用?！皩⑦@個(gè)實(shí)驗(yàn)放在深圳進(jìn)行，將來(lái)推廣更多的航天技術(shù)民用化，讓更多老百姓受益?！?/p>

　　密閉生態(tài)系統(tǒng)自我循環(huán)靠什么？

　　維持人類健康生活離不開(kāi)氧氣和水。在太空環(huán)境中志愿者如何生活長(zhǎng)達(dá)180天呢？

　　據(jù)了解，該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)由四個(gè)植物艙、兩個(gè)乘員艙、一個(gè)生保艙和一個(gè)資源艙組成，占地面積370平萬(wàn)米，總?cè)莘e1049立方米，是目前我國(guó)最大的空間生命保障系統(tǒng)集成實(shí)驗(yàn)裝置。植物艙

　　將用于植物和微藻培養(yǎng)，為乘員提供所需的食物、氧氣和水來(lái)源，并吸收乘員或廢物降解等產(chǎn)生的二氧化碳。生保艙為乘員提供生命保障所需的食物、氧氣和凈水;乘員艙用于乘員的睡眠、辦公、實(shí)驗(yàn)、學(xué)習(xí)、餐飲支持、體育鍛煉、娛樂(lè)、醫(yī)監(jiān)醫(yī)保、語(yǔ)音通話等;資源艙則用于循環(huán)處理系統(tǒng)產(chǎn)生的廢物和廢水。

　　據(jù)李瑩輝介紹，目前的太空生存實(shí)驗(yàn)，主要解決輻射、磁場(chǎng)、密閉環(huán)境三大問(wèn)題。此次實(shí)驗(yàn)，解決的是密閉環(huán)境的問(wèn)題。這套生保系統(tǒng)，達(dá)到了100%的閉合度。通過(guò)水處理、綠色植物和微生物的利用三個(gè)方面共同達(dá)到閉合循環(huán)的目的。

　　“水處理方面，我們?cè)O(shè)置了一個(gè)植物凈化系統(tǒng)，通過(guò)再生水以及飲用水的回收再利用，滿足受試者的喝水、生活用水比如洗澡的需求。水處理有兩個(gè)系統(tǒng)，一個(gè)是生活用水系統(tǒng)，一個(gè)是保證人飲用水的系統(tǒng)，它們?cè)谔幚淼募?jí)別以及處理方式上會(huì)有不同。因?yàn)轱嬘盟矫娴囊蟾?，而?shí)驗(yàn)的水處理飲用標(biāo)準(zhǔn)都是滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的?！崩瞵撦x透露，受試者的尿液循環(huán)作為生活用水使用，不作為飲用水。

　　這套密閉的微生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)中，綠色植物則承擔(dān)了主要節(jié)點(diǎn)的重任。光合作用下，綠色植物是氧氣的主要制造者和CO2的消耗者，對(duì)保持氧和CO2的平衡有重要作用。同時(shí)，它能阻擋、過(guò)濾和吸收有害氣體，起到凈化空氣的作用。植物還是水凈化的功臣，根系吸收和葉片蒸騰參與系統(tǒng)的水循環(huán)。

　　微生物則擔(dān)負(fù)著下游的收尾工作，降解植物不可食用部分、乘員排泄物和生活廢水等，使它們?cè)偕鸀橹参锾峁┧趾宛B(yǎng)料，為動(dòng)物提供部分食品，使食物再生循環(huán)。

　　在實(shí)驗(yàn)艙生活會(huì)無(wú)聊嗎？

　　項(xiàng)目上線后5個(gè)小時(shí)內(nèi)報(bào)名人數(shù)突破千人，80后報(bào)名比例多達(dá)51%、90后報(bào)名比例達(dá)36%，男性報(bào)名者接近90%，遠(yuǎn)超女性。筆者采訪了幾位網(wǎng)友，發(fā)現(xiàn)大家的看法有期待也有疑慮。

　　24歲的吳京澤激動(dòng)地說(shuō)：“我是一個(gè)科技迷，特別希望能夠參與該項(xiàng)目，為夢(mèng)想邁進(jìn)一步，為未來(lái)人類的生存和發(fā)展付出自己的一份力量。”

　　也有網(wǎng)友表示，“很期待，但是擔(dān)心吃的不好又無(wú)聊”，“不能上網(wǎng)，不能正常作息好好睡覺(jué)，就退縮了?！敝刂仡檻]之下，太空艙里的生活究竟是怎樣的呢？

　　據(jù)介紹，艙內(nèi)不僅種植小麥、馬鈴薯、甘薯、大豆、花生以及蔬菜作物，還種植草莓、櫻桃、番茄等水果作物和一些功能植物，以此保證密封艙內(nèi)人員得到穩(wěn)定的生鮮食品供應(yīng)。

　　為了讓受試者在180天的時(shí)間里過(guò)得更加充實(shí)，科學(xué)家還設(shè)計(jì)了一整套完整的鍛煉系統(tǒng)。在太空艙內(nèi)設(shè)置了鍛煉設(shè)備，有跑步臺(tái)、拉力帶，志愿者甚至可以在太空艙內(nèi)打太極。

　　據(jù)介紹，打太極項(xiàng)目屬于傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)干預(yù)研究的內(nèi)容。通過(guò)系統(tǒng)的太極拳鍛煉，改善密閉環(huán)境中受試者的情緒狀態(tài)，為制定長(zhǎng)期密閉環(huán)境中的鍛煉方案提供基礎(chǔ)。

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　　連線專家

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　　人工生態(tài)系統(tǒng)關(guān)鍵要維持平衡

　　說(shuō)起人造封閉生態(tài)系統(tǒng)，就不能不提生物圈2號(hào)。

　　生物圈2號(hào)是美國(guó)建于亞利桑那州圖森市以北沙漠中的一座微型人工生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)，因把地球本身稱作生物圈1號(hào)而得此名。它是愛(ài)德華·P·巴斯及其他人員歷時(shí)八年主持建造的人造封閉生態(tài)系統(tǒng)，幾乎完全密封，占地12000平方米，耗資1.5億美元。生物圈2號(hào)有5個(gè)野生生物群落（熱帶雨林、熱帶草原、海洋、沼澤、沙漠）和兩個(gè)人工生物群落（集約農(nóng)業(yè)區(qū)和居住區(qū)）。它們以地球北回歸線和南回歸線間的生態(tài)系統(tǒng)為樣板，圈內(nèi)共有約4000個(gè)物種，其中動(dòng)植物約3000種，微生物約1000種。由于大氣成分發(fā)生變化，內(nèi)部氣候沒(méi)有調(diào)節(jié)好，糧食歉收等原因?qū)е聦?shí)驗(yàn)失敗。

　　北京大學(xué)航空航天工程系副主任、博士生導(dǎo)師史一蓬接受本報(bào)記者采訪時(shí)說(shuō)：“生物圈2號(hào)失敗的原因在于過(guò)程過(guò)于復(fù)雜，環(huán)節(jié)太多至于循環(huán)混亂，最終導(dǎo)致人工生態(tài)系統(tǒng)的平衡被打破，光合作用產(chǎn)生的氧氣不足以供給，一夜崩潰?！?/p>

　　原來(lái)，設(shè)計(jì)者雖然在生物圈2號(hào)內(nèi)模擬了多種生態(tài)系統(tǒng)，但引進(jìn)的生物卻主要是生產(chǎn)者，動(dòng)物、真菌和細(xì)菌的種類和數(shù)量都較少。傳粉的昆蟲(chóng)死去了，有些植物就只開(kāi)花不結(jié)果了。由于動(dòng)物的種類和數(shù)量減少了，植物很少被動(dòng)物取食，加之缺少細(xì)菌和真菌的分解，導(dǎo)致枯枝落葉大量堆積，物質(zhì)循環(huán)不能正常進(jìn)行。

　　史一蓬說(shuō)：“模擬的生態(tài)系統(tǒng)畢竟不是自然的生態(tài)系統(tǒng)，其中的生態(tài)系統(tǒng)各個(gè)組成部分簡(jiǎn)單、生物種類少，食物鏈的復(fù)雜程度比農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)差，需要人為調(diào)節(jié)而不是自然調(diào)節(jié)。因此，模擬的生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性比農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)要差得多?！?/p>

　　對(duì)于綠航星際實(shí)驗(yàn)，他建議：“綠色植物不能過(guò)多，否則二氧化碳和肥力不足；動(dòng)物飼養(yǎng)不能過(guò)多，否則氧氣消耗會(huì)增加；科學(xué)家要維持氣候、大氣成分、生物種類和數(shù)量平衡，創(chuàng)造適合生命生存的環(huán)境?！?/p>

　　他指出，把更多的精力投入到人工光合作用的研究工作上，這才能從根本上解決人類在載人航天的科學(xué)探索中的緊要問(wèn)題。