作者:甘晓 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2016/11/3 21:52:17
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“太空180”试验:为长时间驻留太空“铺路”

 

人类自从迈出进入太空的第一步后,就在太空探索中不断取得进展。不过,想要在太空长期驻留,还需要做出艰苦的努力。

今年6月,“太空180”试验正式起航,精心挑选的4名志愿者进入试验密封舱内,开始了为期180天的受控生态生保技术试验验证,这也标志着我国自主掌握的受控生态生保技术达到国际先进水平。

航天员隔绝训练

“他要在这个狭小密闭的小空间,一个人足足待上5天时间,陪伴他的只有生硬的设备和内心的孤寂。”这就是传说中的航天员隔绝训练,在“太空180”试验中,这种“关禁闭”的时间被延长到180天,完成生存环境与生命保障的诸多任务。

从2015年5月起,这项试验开始面向全社会招募志愿者。经过了资格审查、临床医学、心理及神经测评、心理会谈共4轮选拔,最终从2110人中选拔出主备份共8名志愿者。此次“太空180”进舱的志愿者为3男1女,唐永康、仝飞舟为中国航天员中心科研人员,罗杰、吴世云为社会公开招募。

研究项目包括长期密闭隔离状态下人类心理生理变化及相互作用、长期密闭环境对人体节律与睡眠规律影响、长期密闭环境下睡眠与情绪调节干预等。

封闭受控的生态系统

试验中,4名志愿者将在占地为370平方米、总容积为1049立方米的“太空舱”中生活180天。它由4个植物舱、2个乘员舱、1个生保舱和1个资源舱组成,是目前我国最大的空间生命保障系统集成试验装置,核心技术为第三代环控生保技术。

据中国载人航天工程航天员系统副总师、“太空180”试验负责人李莹辉介绍:“这个系统最大的挑战在于系统的复杂性,水、气、食物是要提供的,重要的是在提供过程中要达到平衡。从食物的生产量到水的处理,一直到废物的循环利用,它们之间是一个循环再利用的关系。要把这关系摸透了,将来我们的工程设计才有用。”

其中,气的循环中,通过舱内植物光合作用和人类呼吸,保证舱内氧气满足人的基本需求。当氧气不足时,电解质氧装置将水分解为氧气。当植物吸收不了的过多二氧化碳和舱内的有害气体时,则通过舱内的去除装置去掉。

水的循环中,除了试验开始前,科研人员提前储存的水以外,在180天中,志愿者的饮用水大部分来自于植物蒸腾产生的冷凝水。人产生的生活废水和尿液等,将通过废水处理系统,进行净化处理,供给植物。

固废循环中,植物除去可以食用的部分,剩余的部分将与人类的粪便一起注入固废生态化处理系统,处理后作为有机肥料供给植物。

精心挑选的植物

经过3个多月的试验,在4名志愿者的辛劳工作下,种植面积195平方米的植物舱里,植物经过人工光照、播种、洒水、松土,已经进入了收获的季节。

关于植物的选拔,科学家认为,入选的植物必须能很好地在太空环境下提供碳水化合物、脂肪、蛋白质、维生素和矿物元素。本次试验种植的主要粮食作物之一就是小麦,既保障了连续不断的食物供给,也能保障氧气的稳定供给。

舱内种植的大豆、花生两种油料作物不仅可以为舱内的志愿者提供人体必需的营养元素——脂肪,豆类中富含的植物蛋白也是人体所需蛋白质的一个重要来源。

此外,还有生菜、油麦菜、胡萝卜等在内的16种蔬菜,这些满足4名志愿者每日新鲜蔬果的需求,提供人体所需的维生素和纤维素。而舱内种植的草莓和樱桃番茄酸甜适口,则是舱内志愿者食谱中的一项重要调剂。

此外,舱内还种植了2种功能性植物铁皮石斛和辣木,以丰富志愿者的食谱,并具有一定保健作用。

 
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