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370天! “月宫365”勇士出舱:为何延迟5天出舱?

核心提示:京航空航天大学“月宫365”实验取得圆满成功,再次刷新了人类密闭生存世界纪录。这次实验“牛”在哪里?最后4名志愿者为何延迟5天出舱?他们的“月宫”生活如何?

15日,“月宫一号”实验室内,志愿者在收集舱内种植的蔬菜,做出舱准备。新华社发

昨天上午9时,4位志愿者拿着亲手在“宫”里种植收获的蔬菜水果微笑着走出“月宫一号”舱门。至此,北京航空航天大学“月宫365”实验取得圆满成功,再次刷新了人类密闭生存世界纪录。这次实验“牛”在哪里?他们的“月宫”生活如何?

延迟出舱5天为研究志愿者心理状态

许多人会问:“月宫365”实验不是365天吗?怎么又增加了5天?

刚刚出舱的学生胡静斐解释说,其实这是实验的一部分,并不是随便推迟的。在空间站和星球基地,由于各种原因导致宇航员不能按规定日期返回地面的情况很多。意外情况总会发生,即使只有百万分之一的可能,研究人员也会把它考虑进去。

据介绍,此次延迟出舱也是“故意”模拟的突发状况,而舱内志愿者事先完全不知情。舱外负责心理研究的人员让舱内志愿者填一些量表、测试各项生理指标并记录在册,用以分析志愿者面对突发状况时心理变化。

其实志愿者们在舱内发生和经历的每一次“意外事故”都是实验的重要部分。之前2组志愿者在舱内200天里发生的几次意外停电,是大家完全没有预料到的“事故”,但这恰好给了“月宫一号”和志愿者们一个考验,也给实验增加了数据来源。出舱前几天进行的故障实验,也是人为设置一些系统故障状况,比如断电、关灯、关空调等,通过相关数据的记录为后续的研究分析做了铺垫,也可以测试整个生命保障系统的耐冲击能力。

胡静斐说:“从志愿者每天的生活起居到粮食蔬菜,甚至于每一次意外的发生,我们都有详细的记录。我们在舱内生活但又不同于一般的日常生活,我们同‘月宫一号’相依相存,我们在不断考验它的承受力,它也在考验着我们的忍耐力,最终我们和‘月宫一号’都承受下来了。”

有细心人发现,当天离开“月宫”时,4位志愿者都戴着口罩和手套。对此,专家介绍,这是因为“月宫365”实验的闭合度水平达到了98%,舱内和外界完全隔离,长时间生活在一个洁净的环境里,免疫力会发生变化,出舱回到外界环境,很容易受到感染,需要加以保护。所以他们被立即送往医院进行医学隔离检查。

揭开“月宫一号”神秘面纱

里面是啥模样

“月宫一号”由1个综合舱和2个植物舱组成,总面积160平方米,总体积500立方米。综合舱包括居住间、人员交流和工作间、洗漱间、废物处理和昆虫间。每个植物舱分隔为2个植物间,可根据不同植物生长需要独立控制环境条件。

其中,植物舱Ⅰ主要种植主食类,包括小麦、土豆、胡萝卜、葱等。植物舱Ⅱ种植蔬菜等,有大豆、油莎豆、黄瓜、西红柿、辣椒等。

植物舱Ⅰ贴了单面透的膜,从里面看不到外部世界;而植物舱Ⅱ的悬窗没有贴膜,内外通透,舱内设有摄像头,会有摄像头捕捉舱内人员的行为,由此开展一些心理学研究。

植物种类的种植选择,一方面要考虑营养需求,根据营养匹配,还需要生产效率高,栽培工艺简单。并且,根据植物的需要设置光配方。因为植物对红光、蓝光需求高,红光最多,其次是蓝光,所以植物舱看起来是泛红蓝光。

水气100%循环怎样实现

“月宫一号”系统闭合程度可达98%,舱内水和氧气可实现100%循环再生。

100%的水循环如何实现?“月宫一号”总工程师刘红介绍,人产生的废水包括尿液、卫生废水等进行净化处理,之后是用于配置营养液,栽培植物。植物蒸发以及人的呼吸会产生水汽,水汽会到空气里,利用冷凝水收集系统收集后,集中进行净化,供人饮用、洗漱、洗衣服等。“这和我们平时喝的水来源是极其相似的,我们平时喝的水从江河湖泊来,江河湖泊水也是空气冷凝水。”

100%的空气循环又是如何实现?在系统中,植物是自养生物,消耗二氧化碳、产生氧气,人和动物以及微生物则是异养生物,消耗氧气、产生二氧化碳。舱内有一套空气循环系统,植物舱产生的富氧空气会打到综合舱,综合舱产生的富二氧化碳的空气会经过净化后打到植物舱,由此来进行氧气和二氧化碳的循环再生。

那固体废物怎么处理?舱内设置了废物处理间,处理固体和液体废物的场所。“固体废物包括人粪、植物秸秆及厨余等,它们会进入废物处理间,利用生物转化剂进行处理。”刘红说。

关窗实验有何目的

在正常生活中,人们可以通过日升日落等光的节律变化来感知时间,由此安排作息,形成生物钟。但外星球上情况会大不一样,可能让人无法适应。

为此,“月宫一号”研究团队为志愿者设计了关窗实验。也就是将窗户贴膜,从物质和感知上都让舱内志愿者与外界自然界隔绝,舱内只有照明设备,舱内人感受不到外界时令和太阳光的变化。期间,志愿者的身高、体重、体脂率呼吸氧耗、心率等体格指数一一被记录下来,研究人员还利用情绪软件、生物标志物观察心理状况。

刘红透露,团队将发表论文,后续会研发相应的技术和产品,用于地下、水下和地球外等特殊环境中帮助人们调节心理、情绪和生物节律等。

志愿者日常生活会无聊吗

志愿者每天在舱内会进行哪些活动?8名志愿者之一的刘慧此前曾告诉记者,里面日程安排非常满,基本是6点半起床、晚上11点睡觉。每人每天还要测量和记录体重、体温、血压与血氧饱和度等健康指标。

志愿者在舱内也有娱乐活动。刘慧介绍,从晚上6点吃晚饭开始,志愿者们做饭、吃饭、聊天,“里面可以上网看新闻,了解国家大事,也会追一些热片,外面发生的事情通过网络也都知道。”

志愿者在舱内怎么吃饱肚子呢?“‘月宫365实验’中,80%的食物来自循环再生,还有20%是油盐糖及部分肉类等外源食物。”刘红说。

值得一提的是,黄粉虫也是舱内的食物。据介绍,黄粉虫既能为志愿者提供丰富的可食蛋白,又能降解舱内部分废弃物从而加速物质循环,还起着一定的心理调适的作用。这种特殊食物具有营养丰富、部分废弃物处理、培养条件容易满足、食用安全且味道鲜美的特点。

“月宫一号”

到底牛在哪儿?

作为我国首个、世界第三个生物再生生命保障系统地基综合实验装置,以及世界首个成功的四生物链环人工闭合生态系统,“月宫一号”将为我国的载人航天工程与探月工程,提供重要支撑。要说“月宫一号”到底牛在哪儿,就要先说说为什么要研究“生物再生生命保障系统”和“四生物链环”。

我们知道,生命保障是载人航天的一项关键技术。宇航员离开地球,在遥远的太空中生存,离不开空气、水和食物。然而,目前的载人飞行器和空间站中,所采用的生命保障系统为携带式或物理化学再生式,其往往需要在一定周期内对物料进行补充,以维持生命保障系统的正常运行。而人类在未来进行深空探测,构建月球、火星基地,由于距离遥远,运输成本极高,因此需要“生物再生生命保障系统”。其利用生物技术,原位循环再生人类生存所需的氧气、水和食物,通过系统内循环的方式,减少外部物料输入,提高系统闭合程度,降低运营成本。

在正式进行火星、月球基地建设之前,需要建立地基综合实验验证系统进行技术验证。我国是世界上除俄罗斯与美国外,第三个建立此类系统的国家。从结果上来说,中国、俄罗斯、美国的系统都获得了成功,但是从技术上来说,我国的技术显然要更高。原因就在于,俄美所采取的技术,都是由人-植物组成的“两生物链环系统”,而我国采取的是由人-植物-动物-微生物组成的“四生物链环系统”。

一个生态系统中,物种数越多,其稳定性就越强,当然这也意味着技术复杂度也越高。美国和日本曾经尝试过四生物链环系统,但都以失败告终。而“月宫一号”在2013年建成,并于2014年成功进行3人105天的长期密闭实验,系统闭合度达到了97%,循环再生了100%的氧气和水,55%的食物。这标志着我国的生物再生生命保障技术已经达到了世界领先水平。

当然,对于该项技术的研究探索步伐不会就此停止。去年5月10日起“月宫365”的实验让两组共8名志愿者进入“月宫一号”中生活了370天,在这种人数增加一倍,二氧化碳产生量增加近乎一倍的状况下,空气循环系统经受住了考验,再次证明了“月宫一号”这一四生物链环系统的稳定性。

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责任编辑:尹艳丽

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