“月宫一号”密闭循环基地建成 为长期载人航天及登月做准备

《南方都市报》今天刊文介绍了我国的生态生保集成试验设施，并昵称其为“月宫1号”。这个设施曾在今年12月进行了首次30天的试验。下一步，我国将开始建设类似美国“生物圈2号”的更完整的实验设施。与“生物圈2号”相比，中国的“月宫1号”最大特点是……吃得好。下面，我们来看看这个设施能为参加试验的宇航员提供什么美味？

“生态1号”实验设施内种植生菜、油麦菜等四种植物，都能吃

据中国载人航天工程网12月1日报道，历时30天的我国首次受控生态生保集成试验于近日完成各项科学试验，获得圆满成功。此次试验验证了我国自主研制的受控生态生保系统集成实验平台，标志着中国航天员科研训练中心在受控生态生保技术研究领域迈出重要一步。

参试乘员唐永康（右）、米涛（左）圆满完成试验、顺利出舱

航天员科研训练中心领导参加出舱仪式

开展长时间、远距离和多乘员的载人深空探测和地外星球定居是未来航天技术发展的必然方向，而建立受控生态生保系统是解决其生命保障问题的根本途径。为此，中国航天员科研训练中心于2011年首次在我国建成了受控生态生保系统集成实验平台。受控生态生保系统又称生物再生式生保系统，主要通过高等植物和微藻为乘员生产食物、氧气和水，并去除乘员产生的二氧化碳等气体；通过饲养动物为乘员提供动物蛋白；通过微生物的分解作用，将系统内的废物转化为可再利用的物质，从而实现系统内物质的完全闭合循环。与其它生保系统相比，该系统的最大特点是物质闭合程度高，能实现系统内食物、氧气和水等基本生保物质的全部再生，可大大减少地面的后勤补给，为乘员提供一个鲜活的绿色环境，并调节其心理状态。

受控生态生保系统集成实验平台具备氧气应急补充、二氧化碳应急去除、大气微量有害气体净化、睡眠保障、卫生保障、医学保障、安全保障等功能，舱内大气环境、光照和营养条件等参数均实现自动控制，确保了参试乘员的安全、健康与舒适。

此次试验重点研究密闭系统中人与植物间的氧气、二氧化碳、水等物质的动态平衡调控机制，并掌握就地供应乘员新鲜食物的方法，是我国首次开展受控生态生保系统整合研究。该平台植物培养总面积为36平方米，包括生菜、油麦菜、紫背天葵、苦菊四种可食用蔬菜，主要用于为2名参试乘员提供呼吸用氧，并吸收乘员呼出的二氧化碳，在试验过程中，每名乘员每餐还可亲手采摘并食用新鲜蔬菜30-50克。

17时04分20秒，北京航天城内，随着一声“开舱”的口令，中国航天员中心唐永康、米涛结束为期30天的封闭试验，顺利走出我国首次受控生态生保系统试验平台密封舱。与其他密封舱需要外部供氧不同，这个舱体内的氧气完全由其搭载的4种蔬菜产生。专家表示，试验成功标志着我国载人深空探测和建立月球基地的基础保障技术已经攻克。

中国月球基地将种小麦养海参

“既然是‘生物圈’，就要能循环起来，既能提供航天员氧气和食物，也能消化航天员的代谢产物。”郭双生说，在试验舱内，乘员的尿液也被收集起来，经净化成为纯水，一部分用于浇灌植物，一部分用于电解产生氧气。据介绍，试验舱内，冷凝水实现了100%回收利用，卫生废水和尿液回用率也达到了60%。

中国航天员中心副总师高峰告诉记者，回用尿液净化技术已经成熟，但考虑到航天员的心理感受，不会给他们喝用尿液净化得来的水。据悉，美俄等国家的空间站上，同样没有给航天员饮用尿液净化得来的水。但技术人员告诉记者，在极度缺水的情况下，可以收集植物蒸发出的水应急。

记者了解到，中国航天员中心还将建设更大规模的太空生态园，可以满足最多8人、数月乃至数年的物质闭合循环试验研究，为将来建立月球或火星基地生命保障系统提供技术支撑。

“不只是蔬菜，未来的生态园和外星基地中还会种小麦、养动物。航天员可以亲手收割并把小麦磨成面粉，制成面包、馒头，还可以包饺子。”郭双生说，由于要长期驻守在地外星球，粮食的种植是必须攻克的技术关。而太空中养殖的动物，将优选无异味儿的水生动物，入选的鱼类等还要少骨、少刺、生长快，最好全部都能食用，为航天员提供动物蛋白质。泥鳅、海参等都是目前的备选品种。

一公斤蔬菜 成本上万元

一进密封门，就是大约18平方米的乘员舱。这个舱室的布局与“筒子楼”房间几乎相同。进门左手边是医监医保设备，乘员还可以在这里用餐。紧挨着的是一台跑步机，旁边还放着拉力器和有氧训练仪等。

右手边的景象，则与普通的大学生宿舍没什么两样。两张双层床，上面是床铺，下面装有写字台，参试乘员就在这里上网、看书。挨着床铺的，是密闭淋浴室，“洗澡是每天最享受的时间”。记者看到，舱内的厨房是开放式的，只能用微波炉加热一些预包装食品，绝对不能进行炒菜等易产生油烟、蒸汽和废气的操作。

在“灶台”附近有一扇小门，穿过去就是36平方米的植物培养舱。这里种植的蔬菜并不像农田里一样种在土壤上，而都采用无土栽培和滴灌技术。穿行其间，就像漫步在充满负离子的货架当中。

“别小瞧这些菜，种好它们，费了好大的劲儿！”科研人员告诉记者，由于要模拟太空状态，种植这些蔬菜要突破低气压、人工光照、人工土壤制备、微藻、废水循环、缓释肥料等多种技术。一公斤蔬菜的种植成本甚至高达上万元。

美国“生物圈2号”里生活的试验员能吃些啥？

此前，美国出于类似目的曾制造“生物圈2号”进行试验，在这个设施内，他们有什么能吃的呢？

美国“生物圈2号”实验设施外景

我们可以看看：

蔬菜：菜豆、 甜菜叶、 甜菜根、 胡椒、胡萝卜、 辣椒、 甘蓝、黄瓜、茄子、羽衣甘蓝、生菜、洋葱、小白菜、雪豆、南瓜籽、西葫芦、瑞士甜菜、甘薯叶、番茄、冬瓜；粮食：水稻、高粱、小麦；淀粉类蔬菜：白薯、甘薯、马兰加、薯蓣；高脂肪豆类：花生、大豆；低脂肪豆类：蚕豆、蚕豆；水果：苹果、香蕉、无花果、番石榴、金柑、柠檬、酸橙、柑桔、番木瓜；动物产品：山羊奶、山羊肉、猪肉、鱼、蛋、鸡肉

“生物圈2号”密闭后建立的农业系统平均提供8人80%的营养需要，包括谷物、豆类和蔬菜，但密闭后的前几个月需食用密闭前种植的食物（其余20%的营养需要）。由于圈内缺乏紫外线辐射，因此，必须 补充维生素B12和维生素D。肉类很少，蛋每人每周平均一个。前10个月的平均食物热量卡值限制在2000Cal/d（1Cal合4.18J），后来增加到2200Cal/d。

与“生物圈2号”对比，目前“生态1号”在食物数量和种类方面还有相当差距，不过我国专家选择的食用动植物的“味觉”价值似乎要比美国同行们的选择更好。

中国这次的“生态1号”实验设施主要解决的关键问题还是氧气循环。

13.5㎡绿植可为1名航天员供氧

实现远距离或长时间的载人深空探测、地外星球定居，首先要保障的就是航天员的人体循环。“昨天完成的试验，大气、水和食物的闭合度分别达到100%、85%和15%。”试验负责人、中国航天员中心研究员郭双生兴奋地说，今后，中国的宇宙飞船和空间站及未来的月球基地都不必再为携带大量制氧剂和生活物资而发愁了。

唐永康、米涛两人在过去的30天里，生活在总面积54平方米的密闭舱内，模拟了航天员在太空的生存环境。他们的生活空间，除了18平方米的乘员舱，还有36平方米的植物培养舱，种植了生菜、油麦菜、紫背天葵和苦菊4种蔬菜。在数盏LED灯光的照射下，这些植物通过光合作用，净化舱内乘员呼出的二氧化碳，使舱室内的氧气和二氧化碳保持动态平衡。

据介绍，此前神舟飞船和天宫一号目标飞行器均使用高压氧气瓶供氧或电解制氧，维持航天员生命。净化航天员呼出的二氧化碳则使用化学药剂等完成。未来用植物供氧的太空舱内，高压氧气瓶和制氧药剂将成为应急物品，只在二氧化碳浓度超限时使用。

密闭舱内，人的活动对氧气含量影响明显。试验数据显示，每天参试乘员上床休息后，舱内氧气含量就会明显升高。而早上唐永康、米涛起床开始刷牙时，舱内含氧量就会随之降低，两人开展有氧体能训练时舱内的氧气含量最低。中国航天员中心副主任邓一兵表示，目前可以确定，每13.5平方米绿色植物可为1名中国航天员提供足够的氧气。

在制氧绿植的选择上，科研人员也煞费苦心。郭双生说，本次试验选择的生菜等4种蔬菜的氧气转化效率最优，也就是说同等种植面积下可以吸收最多的二氧化碳，释放出最多的氧气。而培养舱内的紫红色LED灯光也是根据这4种蔬菜对光谱、光质的“偏爱”确定的。

密封舱可建在南沙岛礁等孤岛上

科研人员已经在为“人造生物圈”选址了。郭双生说，植物在太空中仍需要人工照明完成光合作用，加之要防止陨石、强辐射等，地下和半地下将是“人造生物圈”在地外星球上的首选。著名科学家欧阳自远认为，可在月球环形山的半山腰建造窑洞安置“人造生物圈”。到时，可利用月球上丰富的氦资源，以核电和太阳能为能源维持“人造生物圈”的运行。

此外专家还表示，在地球上，“人造生物圈”也有多种用途。在南北极科考站，核潜艇、航母和远洋作业船上，在南沙岛礁中的孤岛和边防哨所等特殊环境中，都可建立微生态循环系统，提供新鲜蔬菜，改善生活环境，缓解驻守人员的心理压力。

此外，试验中还穿插进行了密闭生态系统中的植物生理、乘员生物节律与热反应、中医辨证，以及心理学、工效学、食品营养学、环境医学监测与评价、医监医保和空间站卫生清洁制度验证等方面的科学试验。同时，与德国合作开展了密闭环境中的乘员核心体温生物节律研究。

在举行了简单的出舱仪式后，航天员科研训练中心副主任邓一兵向大家介绍了试验情况，他说，此次试验首次突破“人-植物”大气氧和二氧化碳交换动态平衡调控技术，微生物废水综合处理和循环利用等多项关键技术，大气、水和食物的闭合度分别达到100%、85%和15%。

该试验的成功，为我国未来空间站受控生态生保飞行验证奠定了基础，通过在空间站培养植物，可为在轨航天员提供新鲜蔬菜，改善生活环境，缓解心理压力。