在月球上“种菜”！揭秘月球上的第一道绿色

据央视新闻客户端9月6日报道，2019年1月3日，嫦娥四号成功着陆在月球背面南极-艾特肯盆地冯·卡门撞击坑的预选着陆区，这是人类首次实现在月背着陆。嫦娥四号在实现人类首次月背着陆探测外，还进行了一项生物科普试验。在这个生物科普载荷里，携带了土豆、油菜、拟南芥、棉花、酵母和果蝇六种生物。希望能够验证月球上植物、动物和微生物的生长情况。

本文图片均来自央视

在今年年初传回的一张试验照片上显示，科普载荷里的棉花种子长出了一株绿叶，这也是在月面上长出的第一道“绿色”。不过由于相机清晰度的原因，这张照片上有些信息一直没有得到确认。比如照片中的绿叶上面的阴影是怎么回事。

近日，研发团队通过三维重构和数据分析，将这张图片进行了深度处理。发现这抹绿色其实是由两片叶子组成的，而刚刚所说的阴影就是另外一片叶子的影子。同时，这张图片上还展示了月球上植物根茎生长的特点，再次证明了在月球上强辐射、低重力的环境下，仍然可以培养出植物。

试验成功了，但是大家可能不会想到，这个实现首次在月球上“种菜”的团队，其实并不是一个专业的航天队伍。他们当中的大多人甚至没有与航天相关的背景，这也让他们在研制和试验的过程中，遇到了很多意想不到的困难。

没有航天“背景”的太空追梦人

从环境、机械、材料到生物学，这个十多个人的团队覆盖了多种学科，却没有一个人是航天专业出身。三年前，嫦娥四号面向全社会公开征集生物科普试验载荷的方案，他们的创意在近300个方案中脱颖而出。这才让这群航天的“门外汉”，第一次接触到航天任务。

没有专业的试验场地，也没有专业的配套元件，已经让他们备受质疑。而由于他们携带的是活的生物，会不会影响到嫦娥四号的总体任务，成了这个项目要面对的最大的争议。

**嫦娥四号科普试验载荷主任设计师 张元勋：**因为嫦娥4号是国家的一个重要任务，容不得半点差错。会遭到质疑，这个我们也是可以理解的。他们觉得我们哪里可能会出现问题，我们就去做实验去验证，不会出现这种问题。

团队里没有人知道他们的命运究竟会如何，两年的时间里，他们只能一次次接受质疑，面对质疑，解决质疑，来证明这个载荷的安全。

在这样漫长的拉锯战里，团队成员从最开始的六七十个人，到最后只有核心的十几个人留了下来。而就在距离发射只有半年的时候，用于拍摄生物生长情况的相机又出现了问题，让他们再一次面对功亏一篑的困境。

**嫦娥四号生物科普试验载荷总设计师 谢更新：**图片传不回来。这个时候大家都已经很疲惫了。但是我和小核心的团队里面这几个人，没有一个人打退堂鼓，所有的人都坚持到最后。

**嫦娥四号科普试验载荷主任设计师 张元勋：**从来没想过（放弃）。我内心一直觉得能上去，我也是奔着这个目标来的。

2018年9月28日，距离发射只有70天，嫦娥四号任务总体和探测器系统的总师、总指挥决定一起开会，来商定这个科普载荷究竟是否能够带上月球。

经过详细的研讨，专家认为载荷符合标准，不会影响到嫦娥四号的任务总体，研制团队提着两年的心也终于落了地。在生物试验科普载荷随嫦娥四号启程的前一天，谢更新对各任务系统的专家，说了几句心里话。

**嫦娥四号生物科普试验载荷总设计师 谢更新：**我们的载荷要上天了，但是很有可能长不出东西或者是失败了，假如外面有人在嘲讽我们，批评我们的时候，希望你们也给我们解释一下，我们是努力了，我们是用心了。

航天标准下 不断做“减法”

事实上，他们不仅没有影响嫦娥四号任务，还成功培养出了月球上的第一株植物，这和他们在研制过程中不断地学习和适应航天标准密不可分。

由于嫦娥四号原本是嫦娥三号的备份，所以它的结构和设计已经是固定的。留出来的载荷余量只有3公斤，空间高度也只有不到20厘米。在这样近乎严苛的空间限制下，研制团队做了很多的平衡和取舍，其中有遗憾，也有收获。

眼前这个只有一个手掌大小的板子，就是用来放置携带上月球生物的装置。上面用来区分不同植物的格子，宽度只有7.5毫米，长度也只有9毫米。也就是说，所有的植物种子都只能在这个指甲盖大小的空间里生长，而这也正是嫦娥四号留给这个科普载荷空间之“小”的缩影。

植物要选小的，动物要选小的，谢更新说，他们原本选择的动物是乌龟，希望能够验证高等动物在月球上的生存情况，同时也会有更好的展示效果。

**嫦娥四号生物科普试验载荷总设计师 谢更新：**我们开始半年甚至一年，都是以乌龟为主线，来设计生态系统。但是做完之后知道我们是10月10号就封盖了，就上箭了，有将近两个月12月8号才发射。要保证乌龟在里面呼吸氧气。

也就是说，乌龟需要在密闭的空间里生存两个月。然而由于空间不够，罐子里的氧气最多只能支撑乌龟生存20天。因此只能换一种耗氧量更小的动物。

这也就意味着之前按照乌龟设计的生态系统都要推翻重来。像这样的“弯路”团队其实还走了很多。最开始的时候，他们希望载荷里的生物能够在月球上度过一个月夜，这样就可以观察它们在月昼和月夜之间的生长区别。

月球上的月夜温度达到零下180度，同时月球上的一个晚上是地球上的14天，所以想要度过月夜，就必须携带电池，为热控系统供电。

**嫦娥四号生物科普试验载荷主任设计师 张元勋：**我们花的时间最多的是热控和这个电池。17次的结构优化都是围绕要么是热控的需求，要么是电池的需求。

超过一年的时间，团队一直在各地寻找体积很小，但是能量却足够大的电池。然而当他们终于找到了之后，这些电池却因为能量密度太高，未知性太大，没有通过航天部门的可靠性验证。

尽管团队不得不接受载荷无法度过月夜的现实，但是这也让这群原本航天的“门外汉”，真切地明白了什么是航天标准。就这样团队成员开始了从结构设计到材料的不断优化，这也为他们最终能够成功奔向月球奠定了基础。

打破束缚 我们在月球上“种菜”

尽管因为没有接触过航天任务，让这群年轻人经受了更多的考验和难关。但同时，也正是因为他们没有受到过航天任务的“约束”，反而提出了一个个天马行空的创意，有些成为了解决问题的利器。

每天都在和眼前这些瓶瓶罐罐打交道的郑先喆，从来没有想过自己有一天会和航天两个字有交集。

**嫦娥四号生物科普试验载荷团队成员 郑先喆：**以前只是说从科教频道或者书本上了解，去卫星发射中心以前都不敢想，觉得那个地方特别神秘。

作为一个生物学博士，养活几株植物并不是什么难事。但是这次在太空上“种菜”的任务，却给郑先喆出了不少难题。例如，为了防止土壤在奔向月球的路途中散落出来，就需要在上面盖一层布固定住。如果用一般的纱布固定，尽管能够保证土壤不会散落，但同时植物也无法生长出来。

**嫦娥四号生物科普试验载荷团队成员 郑先喆：**因为（纱布的）眼太小了，种子顶不出来，长不出来就看不到，拍照拍不出来。一直说怎么办。然后突然就想到就是我后面要加水，那么会不会有盖在上面，然后水一溶它就消失了，会不会有这种材料。

通过查阅大量的资料，郑先喆真的找到了这样一种材料——用在刺绣工艺里的水溶棉。不过，它是不是真的可以用在生物科普试验载荷里，还需要经过大量的实验验证。

**嫦娥四号生物科普试验载荷团队成员 郑先喆：**也不清楚这个材料溶解会不会影响植物生长，或者对植物有毒害。

经过反复的实验，郑先喆终于确认水溶棉不会对植物造成危害，可以作为固定土壤的材料。就这样，这个看似简单但是高效的解决方案成了科普载荷成功的关键。

类似这样“接地气”的创意还有很多。尽管大家都没有航天任务的经验，但是这也恰恰给了年轻人足够的空间去大胆想象。

**嫦娥四号生物科普试验载荷总设计师 谢更新：**我们不是以常规的航天的思路去想这些问题，因为这个团队大家都是很年轻，他思路不受约束。他们一提完之后马上给我发信息，然后做实验，数据拿出来可以，那么就这样定了。

2019年1月7日，当月球上的科普载荷传回的照片中显示棉花种子成功发芽的时候，证明了这个创意无限的团队两年的付出得到了回报。

对于这个不是专业的航天团队中的一些人来说，这次科普试验可能是他们人生中唯一一次接近太空的机会，而他们也用坚持和创新，实现了普通人也能探索宇宙的梦想。