作者:陆琦 朱霄雄 来源:中国科学报 发布时间:2012-12-6 7:52:57
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我国首次受控生态生保系统集成试验成功
 
我国首次受控生态生保系统集成试验圆满成功,突破了“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。
 
■本报记者 陆琦 通讯员 朱霄雄
 
鲜花、掌声、闪光灯,如同5个月前迎接“神九”航天员出舱一般。12月1日17时,我国首次受控生态生保集成试验参试乘员唐永康、米涛顺利出舱,圆满完成了在密闭试验舱内为期30天的科学试验,突破了“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。
 
一个完全闭合的循环
 
受控生态生保系统又叫生物再生生保系统,主要通过高等植物和微藻为航天员生产食物、氧气和水,并去除航天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。
 
这其实就是一个“太空农场”。
 
开展长时间、远距离、多乘员的载人深空探测以及地外星球定居与开发,是未来航天技术发展的必然方向。要在太空中长期生活,依靠地球的供养是不行的。于是,科学家们开始研究如何把太空变成绿洲。
 
美、俄等国家在上世纪六七十年代开始受控生态生保技术方面的研究工作,在空间植物培养等方面开展了大量研究,并在“和平号”空间站、国际空间站上成功地进行了植物栽培。
 
中国航天员中心副主任邓一兵介绍说,1994年,我国在载人航天工程启动后不久就开始了这方面的研究工作。经过近20年的发展,从最初的概念研究起步,逐步建成了受控生态生命保障技术实验室。
 
2011年,包括植物舱和乘员舱等12个分系统的受控生态生保系统集成实验平台建成。
 
30天的密闭试验
 
2012年11月1日,2人30天受控生态生保系统集成试验研究正式启动。唐永康、米涛二人主动请缨参加此次30天“太空农场”之旅。
 
作为首次受控生态生保集成试验参试乘员,二人既兴奋又自豪。
 
“之前也做过很多密闭试验,但都是针对植物的。”唐永康说。
 
“第一次近距离接触那么多蔬菜,觉得特别奇妙,特别新鲜。”米涛略显腼腆。
 
据中国航天员中心研究员郭双生介绍,本次试验的重点是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。
 
试验利用植物的光合作用为乘员生产氧气,并净化乘员呼出的二氧化碳,大气闭合度达到100%;系统产生的冷凝水得到100%的回收利用,卫生废水和尿液平均达到60%的回收利用。
 
密闭试验舱是个“两居室”,18平方米的乘员舱隔壁种植了36平方米的植物,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。
 
过去的一个月,唐永康和米涛每天除了开展各种科学实验,还要照看设备、管理蔬菜以及锻炼身体。
 
期待为登月与登火星服务
 
中国航天员中心副总设计师高峰指出,神舟系列飞船应用的是第一代非再生生保系统,即航天员吃的喝的都是由地面携带上去的;现已逐步纳入第二代,即物理化学再生生保系统。此次试验标志我国第三代生保系统取得阶段性成功,我国在受控生态生保技术研究领域已迈进系统化、集成化阶段。
 
不过,高峰表示,接下来还有很多工作要做。比如,饮用水的全部闭合循环,植物的共生效应、遗传效应,饲养动物提供动物蛋白质,减重量、减能耗,等等。
 
邓一兵透露,中国航天员中心正积极筹划,拟建具有世界先进水平、规模更大的太空密闭生态循环系统研究基地。
 
建成后的基地具备开展4到8人数月到数年的先进受控生态生保系统综合集成试验研究的能力,可为我国未来载人登月和登火星计划等地外星球基地生保系统的设计与研制提供科学依据及技术储备。
 
另外,我国空间站任务已正式启动,中国航天员中心计划下一步进行受控生态生保关键技术的空间搭载验证,重点开展空间微重力条件下植物培养技术体系等的在轨试验研究,以便为受控生态生保技术在我国深空探测任务中的应用奠定基础。
 
《中国科学报》 (2012-12-06 第1版 要闻)
 
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