“月面”第一片绿叶是这样长出的

总设计师是湖南人

2019年1月3日10时26分，“嫦娥四号”探测器成功着落在月球背面，中国由此成为世界上第一个登陆月球背面的国家。据悉，此次月球登陆任务是人类首次在月球表面开展生物学实验。1月15日，重庆大学宣布，随“嫦娥四号”登陆月球背面的生物科普试验载荷（以下简称科普载荷）中，棉花种子成功发芽。

生物实验在一个重3公斤的“罐子”里进行。这个“罐子”叫科普载荷，由重庆大学牵头研制，2016年底被最终确定为此次搭载项目之一。科普载荷里有个“月面微型生态圈”，放有6名“神秘旅客”，即马铃薯、油菜、棉花、拟南芥、果蝇、酵母。这个“月面微型生态圈”的总设计师是——教育部深空探测联合研究中心副主任、重庆大学先进技术研究院院长谢更新教授。

谢更新是湖南隆回岩口镇人，在湖南大学完成本科、硕士、博士学习，之后到美国加州大学伯克利分校做博士后研究。“在之前的学术生涯中，一直以来都是内心的科研追求在鼓舞着我。”谢更新说。

实验面临五大困难

在月球上进行生物生长试验，这是人类首次。面临诸多困难。谢更新介绍说主要有：一是从地球到月球有极大的重力变化。月球上的重力只有地球重力的1/6，在发射、着陆等过程中，会给科普载荷带来严峻的力学考验;二是月球的昼夜间有300多度的温差，如何控制科普载荷里的温度;三是科普载荷需在西昌发射场先静置2个月，还要在太空飞行一个月左右时间，但必须在着陆月球后才能放水进行试验;四是对登月生物物种的选择和搭配;五是如何运用月球上的光，进行光合作用。

历经50余次优化设计

为了解决这些难题，营造生物在月球上的“家”——也就是大家现在看到的科普载荷非常重要。这个小小的科普载荷，谢更新团队前后经历了一年多的设计，50余次的结构优化。

首先他们采用铝合金材料整体成型的方式制作这个科普载荷，保证其高密封性和高强度。科普载荷包括光导管、水仓室、相机、散热片和控制系统等，可以为生物生长提供光、热、水和土壤等必要条件，算上螺丝钉、导线等，有100多个部件。

在温控方面，他们给科普载荷“穿”上了保温材料做的“保暖衣”，内部装有自动调节温度的散热片做成的“空调”，使其能在月球表面剧烈温差的环境下，温度保持在15℃至35℃。在光合作用方面，他们在科普载荷顶部盖板上开了一个孔，安装光导管以让生物吸收月面太阳自然光，这也是难度非常大的。

就控制放水的问题，他们在水仓室安装了电磁泵，解决1/6低重力条件下放不出水的难题，待着陆器登月并加电后，通过智能控制系统让电磁泵在合适植物生长的情况下加压放水。

挑选了上百种植物

科普载荷里面的生物空间不足1升，容量和资源非常有限，因此对生物种类的筛选非常重要。筛选本次搭载的生物物种首要条件就是“个子小”。其次，由于月球表面低重力、强辐射、高温差等极端条件限制，还要求动植物能耐高温、耐冻，而且能抗辐射和抗干扰。所以团队从云南深山到新疆沙漠地区，到处寻找能够在极端条件下生存的生物物种，挑选了上百种植物进行实验、筛选。在选择的过程中，他们还曾考虑过乌龟、蜜蜂、蚯蚓等物种，后來因为耗氧量比较大等原因放弃了。

最终他们从粮、棉、油等人类赖以生存的最基本需求方向出发，选择了马铃薯、棉花、油菜等种子。拟南芥、果蝇、酵母是全球科学家研究生物的模式物种，它们因生长周期短，能够在短时间内展示完整的生命过程而入选。

这6位“神秘旅客”，分别扮演着生产者、分解者、消费者的角色，从而形成一个简单的微型生态系统。

种子在月球上发芽，无疑是在月球上进行生物生长试验的标志性事件。因为不清楚月球表面的具体温度变化，所以从生物的多样性上考虑，他们选择低温和高温发芽的物种都试一试。

通过监测发现，科普载荷罐体内开机后，维持了五六天的30℃，因此此次发芽的是适合高温发芽的低酚棉种子。它成功地完成了在月球发芽的任务。

这个项目的意义在于，一是激发大众的探索精神和创新精神;二是目前搜集的大量温度、压力等实测数据，以及项目模式，可为人类今后建立月球基地提供研究基础和经验。（综合《重庆日报》《潇湘晨报》《华西都市报》等）