最新研究：NASA在空间生命保障系统研发方面存在关键差距，中国处于领先地位

【文/观察者网 熊超然】“科学家发现，美国国家航空航天局（NASA）在空间生命保障系统研发中存在关键差距，这可能会阻碍美国在长期载人空间探索和居住方面与中国竞争，中国则遥遥领先”

香港《南华早报》9月14日报道指出，一个由包括NASA研究人员在内的科学家团队发现，在中俄已计划联手建立月球科研基地之际，美国在生物再生式生命保障研究上的投入有限，正在削弱其在太空领域的竞争力。该团队称，过去的研究和政策决定——例如削减经费和项目，造成了NASA当前在空间居住能力上存在“关键差距”（Critical gaps）。

“如今正处在重返月球的边缘，NASA需要开发关键能力，以建设并运营月球前哨基地。”该研究团队在8月16日发表于同行评议期刊《npj-微重力》（npj Microgravity）上的论文中写道。

据报道，这篇论文由普渡大学、美国东北大学、犹他州立大学、犹他大学等美国高校，以及NASA肯尼迪航天中心和艾姆斯研究中心的研究人员共同撰写。

目前，美国的空间生命保障系统，包括国际空间站所采用的方案，都依赖于补给飞行任务来输送水、食物及其他消耗性物资。

研究团队指出，长期载人任务若超出地球轨道前往月球或火星，将受到补给发射带来的巨额成本和复杂后勤问题的限制，同时也面临辐射和微重力对人体产生影响的安全担忧。

生物再生式生命保障系统（BLSS）——即利用生物体循环与生成氧气、食物和水等资源的人工生态系统，被认为是长期深空人类任务的更优解决方案。这些系统（又称BLiSS）利用植物、动物和微生物，创造一个可持续的闭环环境，满足食物和废物管理等基本生存需求。

“无论在政府层面还是商业层面，缺乏可用的BLiSS技术和系统，目前都限制了载人月球探索计划的目标实现。”该研究团队写道。

2023年11月28日，中国载人航天工程首次对外发布由神舟十六号乘组返回地面前手持高清相机，通过飞船绕飞拍摄的空间站组合体全景照片。 中国载人航天工程办公室

论文通讯作者、普渡大学农业与生物工程教授D·马歇尔·波特菲尔德（D. Marshall Porterfield），曾在2012年至2016年担任NASA总部空间生命与物理科学部门负责人，负责未来人类探索相关科学的研究。他指出，美国采用了“完全错误的模式来进入太空”，重心放在了充当“后勤运输商”而不是“后勤提供者”。

上世纪90年代，NASA曾把生物再生式方法作为研究重点，包括为太空探索开发可持续农业系统，这一研究还促成了受控环境农业产业的诞生。NASA的下一阶段研究，是生物再生行星生命保障系统测试综合体（BIO-Plex），旨在评估可为未来太空任务提供食物、水和可呼吸大气的生命保障系统。

研究团队指出，2004年，在一项大规模研究导致预算削减和研究重点转变后，该综合体停止运行并被拆除。“NASA开发这些生物再生技术的预算被削减后，再也没有恢复。”波特菲尔德补充称，目前剩余的生物再生技术研究，正面临特朗普政府进一步削减2026财年预算的威胁。

研究团队指出，自21世纪初以来，美国对生物再生生命保障研究的支持逐渐减弱；而中国国家航天局（CNSA）过去20年间一直“积极支持并推进”这项研究。当年BIO-Plex的公开计划，“支持了中国国家航天局迅速建立一项生物再生栖居地技术项目的努力，以建成可操作的人类月球前哨，并在随后展示了其可行性”。

“月宫一号”是由北京航空航天大学建立的中国首个空间基地生命保障人工闭合生态系统地基综合实验装置，是一个密闭舱系统，其中包括植物舱、废弃物处理装置、餐厅和卧室，用于开展月球基地生命保障系统的地基试验研究。

“除了中国的努力，目前没有其他官方项目在推进一个完全整合的、闭环的生物再生架构，用于建立月球或火星栖居地，甚至用于支持长期的人类太空驻留。”研究人员还表示，中国国家航天局近期公布的计划显示，“中国在这些新兴努力以及技术的规模与领先地位上，已超越美国及其盟友，尤其是与NASA当前项目相比”。

《南华早报》回顾称，在与苏联的太空竞赛期间，美国政府曾对科技项目进行大量投资，其中包括创建NASA。即使处于冷战的紧张状态下，美苏在太空领域的科学合作也未停止，最终促成了包括美国、苏联（后来的俄罗斯）、欧洲、日本及其他伙伴在内的国际空间站项目。

直到2014年“克里米亚事件”爆发后，数十年的成功合作宣告终结，目前美俄之间仅剩的太空合作项目是履行对国际空间站的义务，而国际空间站计划在2030年退役。

而早在十多年前，美国还曾对中国祭出“太空封杀令”，曾以政治、资金、技术等方面缘由，将中国排除在国际空间站项目之外。2011年，美国又通过了旨在禁止中美两国航天合作的“沃尔夫条款”（由当时的美国众议员弗兰克·鲁道夫·沃尔夫提出，Frank Rudolph Wolf），以所谓“存在间谍风险”为理由，封死了中国参与国际空间站合作的道路。

不过，这些都并未阻挠中国航天的发展步伐，中方在这一高难度的领域“杀出一条血路”，创造出如今的耀眼成就。虽然中国没有加入国际空间站，但自2021年“天宫”空间站发射以来，中国即将成为唯一在地球轨道上拥有载人航天设施的国家。

2021年4月23日，中俄双方发布《中国国家航天局和俄罗斯国家航天集团公司关于合作建设国际月球科研站的联合声明》。目前，中国和俄罗斯正在联合十多个国家的伙伴，共同建设国际月球科研站。

据中国探月工程总设计师、深空探测实验室主任吴伟仁院士此前介绍，国际月球科研站将按照三阶段分步实施，计划2030年前后建成基本型，开展月球环境探测和资源利用试验验证；2040年前后建成完善型，开展日地月空间环境探测及科学试验，并建成鹊桥通导遥综合星座，服务载人登月和火星、金星等深空探测；之后建设应用型月球科研站，由科研型试验站逐步升级到实用型、多功能的月球基地。

苏联早在20世纪60年代就开展了生物再生系统的研究，包括建造并运行数十年的闭合生命保障系统BIOS-3。这篇论文的研究团队表示，这使得中俄在国际月球科研站上的合作形成了一个“强大的伙伴关系”，因为该项目结合了俄罗斯数十年的航天经验与中国先进且资金充足的航天计划。

“与中国繁荣的计划形成鲜明对比的是，这些关键进展和已展示的BLiSS能力并未在美国项目中得到体现，美国目前也没有计划重建2004年被取消的NASA项目。”研究团队称：“因此，仅仅是恢复和重建所需的设施和基础设施，美国太空计划就面临着多年的挑战。”

2021年4月23日，中国国家航天局和俄罗斯国家航天集团公司联合主办的国际月球科研站宣介会在南京召开。中俄双方发布《中国国家航天局和俄罗斯国家航天集团公司关于合作建设国际月球科研站的联合声明》。 微信公众号“中国的航天”

据介绍，NASA的“阿尔忒弥斯”（Artemis）登月计划，旨在自1972年12月以后再次将美国人送上月球表面，并在月球轨道建立一个名为“月球门户”的前哨站，可作为月球及更远深空任务的短期中转点。

尽管美国在生物再生生命保障系统的发展方面面临挑战，但该领域的研究仍在进行中，包括私营企业的研究以及与欧洲航天局等国际合作伙伴的合作。

但波特菲尔德担忧地说，美国科研团体面临的挑战之一是如何向国会解释，为什么这项研究的经费不应被削减，因为许多议员认为，“与太空中的生物系统和载人航天相关的问题都已经完全解决了”。他还提到，在美国，月球与火星项目之间的分歧也是一大问题，因为一些人在用很大一部分的力度推动执行火星着陆任务。

正如太空研究有助于发展受控农业产业一样，生物再生生命保障研究可以帮助推进人造环境和精准医疗等领域的技术进步。波特菲尔德说，太空探索所剩的技术缺口“实际上是生物学上的缺口”，而这些技术正是地球实现可持续未来所需的。

“除非我们学会通过开发这些技术来保护地球，让我们能够在地球外生存，也能够在地球上生存，否则我们永远无法离开地球。”他说。

相较于美国太空计划的喧嚣与混乱，中国的月球探索计划进展踏实而顺利，载人登月发展稳步推进，已经进行了多次绕月探测和取样任务，为在2030年前实现中国人首次登陆月球奠定基础。

今年4月24日，中国国家航天局局长单忠德表示，中国探月工程始终秉持平等互利、和平利用、合作共赢的原则，与国际社会共享发展成果。中国将持续开放月球科研样品国际申请，我们期待全球科学家获得更多科学发现，共同拓展人类认知、造福全人类。

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