2018年5月15日,随着“月宫一号”舱门缓缓开启,四位志愿者走出舱门,标志着在“月宫一号”里进行的“月宫365”实验获得圆满成功。“月宫一号”是我国第一个、世界上第三个生物再生综合密闭实验系统,它的生物链是由“人——动物——植物——微生物”构成的。
在“月宫一号”里进行的“月宫365”实验,是针对未来的载人月球基地和火星探测等航天计划而开展的,主要任务是研究一个生物系统如何为不同代谢水平的乘员提供生命保障,并保持系统稳定。
“月宫一号”到底都有哪些秘密呢?我们一起去了解一下吧!
什么是“月宫一号”
“月宫一号”由一个综合舱和两个植物舱组成,总面积160平方米,总体积500立方米。综合舱包括居住间、工作间、洗漱间、废物处理间和昆虫间。每个植物舱被分隔成两个植物间,可根据不同植物的生长需要来调节环境。
一号植物舱主要种植主食类作物,包括小麦、土豆等。二号植物舱种植蔬菜,有黄瓜、西红柿、辣椒等。
一号植物舱整个舱体都贴有单面透膜,从里面看不到外部世界;而二号植物舱的悬窗没有贴膜,里外通透。种植的植物种类,在选择上,一方面要考虑营养需求,根据营养搭配;另一方面要生产效率高,栽培工艺简单。
揭秘一:
如何实现水、气循环
“月宫一号”系统闭合程度可达98%,舱内的水可实现100%循环再生。通过废水净化、水汽冷凝等措施产生的水,分别用于配置营养液、供舱内人员饮用等。
100%的水循环是如何实现的呢?通过废水净化系统,对人产生的废水包括尿液、生活废水等进行净化处理后,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,利用冷凝水收集系统收集这些水汽,集中进行净化,净化后的水供人饮用、洗漱、洗衣服等。
100%的空气循环又是如何实现的呢?我们知道,植物吸收二氧化碳、释放氧气,而人和动物以及大部分微生物则是消耗氧气、产生二氧化碳。舱内有一套空气循环系统,植物舱产生的富含氧气的空气会被输送到综合舱,综合舱产生的含有大量二氧化碳的空气会经过净化后输送到植物舱,由此来进行空气循环。
液体和气体废物解决完了,那么固体废物怎么处理呢?舱内设置了废物处理间,是处理固体废物的场所。固体废物主要包括人类排泄物及厨余垃圾等,操作员在废物处理间利用生物转化剂对固体废物进行处理。
揭秘二:
在“月宫一号”里如何生活
2017年5月10日,“月宫365”实验计划启动,实验长达365天,舱内志愿者共八名,分两组,设置三班。第一组值第一班,持续时间60天,第二组值第二班,持续时间200天,第一组再值第三班,持续时间105天。
三个時间段长度分别为中期、超长期、长期,对心理是很大的考验。志愿者一开始进去时感觉很新鲜,过一段时间心情会变得烦躁。后来,这365天的挑战新增了一个“意外加班”实验,延期5天,以考察志愿者的心理变化情况。2018年4月底的时候,研究人员通知志愿者实验要延长5天,想借这个意外加班分析舱内志愿者的心理变化、反应。这个意外加班是为航天员在地面外出现问题时,不能按时返航而设计的。
志愿者每天在舱内会进行哪些活动呢?其实,他们的日程安排得非常满,每天早晨6点30分起床、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。从晚上6点开始,志愿者开始做饭、吃饭、聊天,可以上网看新闻,了解国家大事,也会追一些热门影视剧,外面发生的事情通过网络也都能知道。
志愿者在舱内吃的东西是从哪里来的呢?实验中,志愿者80%的食物由舱内生产,还有20%是油盐糖及部分肉类等,来自外界补充。
在志愿者的食物里有一种黄粉虫。黄粉虫又叫面包虫,具有营养丰富、可处理部分废弃物、容易培养、食用安全且味道鲜美等特点。所以在实验舱里,黄粉虫既能为志愿者提供丰富的蛋白质,又能降解舱内部分废弃物,加速物质循环。
“月宫一号”系统在封闭程度和时间长度方面已经非常领先了,但实验是在地面上做的,也就是在地球的重力环境下进行的,而在其他星球上,如重力只有地球六分之一的月球,以及失重环境下如何保证系统的稳定运行,还是科学家下一步要攻克的难题。