9月6日,中国载人航天工程副总设计师杨(yáng)利伟出席活动时介(jiè)绍,中国载人航天有一套(tào)环境控(kòng)制及生物保障系统,能保证人在太空中生活(huó)及进行科学实验,以前是(shì)携带式,现在空间(jiān)站是再生式,未(wèi)来可能会(huì)有“太空农场”,在上面种庄(zhuāng)稼、种(zhǒng)植物(wù),形成生态式的系统。
虽(suī)然月壤不能种菜
但是“太空农场(chǎng)”可(kě)以(yǐ)
消息一出
网友对太(tài)空种(zhǒng)菜的热情再次被调动(dòng)起来
然而,“太空农场”并不只(zhī)是(shì)一块在太空里的“菜(cài)地”,更是一个适(shì)合人类长(zhǎng)期工作(zuò)和生活的场所,是实现太空旅(lǚ)行和定居(jū)的关键技术之(zhī)一。
“太空农场”的(de)正式名称是“生物再生生命保障系统(Bioregenerative Life Support System,BLSS)”,是基于生态系统原理(lǐ)将生物技术与工程控制技术有(yǒu)机结(jié)合,构建由植物、动物、微生物组(zǔ)成的人工生态(tài)系统。
氧(yǎng)气、水和食(shí)物这些人类生活所必需(xū)的物质可在系统内循环再生,并为乘员提供类似于(yú)地(dì)球生(shēng)物圈的生态(tài)环境(jìng)。
人进入这个人工生态(tài)系(xì)统中(zhōng),成为生态系统的(de)消费者链环同时发挥控制者(zhě)的功能,构成(chéng)闭合人工生(shēng)态系统(Man-made Closed Ecological Systems, MCES)。
建造这样(yàng)一个“农场”不容易,太空(kōng)环境复杂,失重、宇(yǔ)宙射(shè)线、二氧化碳与氧气比例不恒定......
为了更好地了(le)解“太(tài)空(kōng)农场”的可行性,最好的办法就是先(xiān)在地球上(shàng)进(jìn)行实验。
中国已经有了一个在地球(qiú)上(shàng)的“太空(kōng)农场”——
月宫一号
“月宫一号”由于北京航空(kōng)航天大学建立,是我国第一个、世界上第三(sān)个空间基地生(shēng)命保障地基综合实验装置。
“月宫一号”由(yóu)1个综合舱和2个植物舱组成,总面(miàn)积150平方米,总体(tǐ)积500立方米。
综合舱包括(kuò)居住间、人员交流和工作间、洗漱(shù)间、废物处理和昆虫(chóng)间。每个植物舱分隔为2个植物(wù)间,可以根据不同植物生长需要独(dú)立控制(zhì)环境条件。
2014年5月(yuè),“月宫一号”成功完成(chéng)了(le)我国首次长期高(gāo)闭合度集成实(shí)验,密闭实验持续了105天,使我国此项技术水平(píng)与国际最高水平同处于(yú)同(tóng)一水(shuǐ)平上(shàng)。
2017年-2018年,三(sān)批志愿者在“月宫一号”中成功挑战持续生存(cún)了370天,完成了世(shì)界(jiè)上(shàng)时间最(zuì)长、闭合度最高的生物再生(shēng)生命保障系统实验,系统闭合度达98%,氧气(qì)和水100%在系(xì)统内循(xún)环再生,循(xún)环再生了80%的(de)食物。
实验期(qī)间(jiān),这里的(de)蔬菜(cài)生长环境完(wán)全模拟太空状态(tài),突破了(le)低气压、人工(gōng)光照、废(fèi)水循(xún)环还有肥料(liào)等(děng)技术难题,采用无土(tǔ)栽培和滴灌技术(shù),一(yī)公斤造价(jià)需要上万元。
舱内仅靠(kào)灯(dēng)光启闭模拟日出日落,虽然也是“日出而作(zuò)、日(rì)落而息(xī)”,但(dàn)是体(tǐ)验却很不同,仅小麦一(yī)种作(zuò)物(wù),每周就要收获3次。
在(zài)首次(cì)长期高闭合度(dù)集成试验中,乘员栽培了经过筛(shāi)选出的5种粮食作物(小麦、大豆、花生、油莎豆、玉米),15种蔬菜作物(wù)(胡萝卜、四季豆、紫叶油(yóu)菜、紫(zǐ)叶生菜(cài)、奶油生菜、油麦菜、茼蒿、马齿苋、苋(xiàn)菜等(děng)),1种水(shuǐ)果(草莓)。同时利用植物不可食生物量(秸(jiē)秆等)培养(yǎng)黄(huáng)粉虫。
乘员收获粮食(shí)、蔬菜、水(shuǐ)果和黄粉虫在系统中自(zì)己进(jìn)行加工(gōng)并食用,而(ér)不可(kě)食用生物量与人的粪及食物残渣等(děng)废(fèi)物一起采用所研发的生物技术,处理制备类土壤(rǎng)基质循(xún)环用(yòng)于植物栽(zāi)培。
综合(hé)舱(cāng)中(zhōng)人(rén)、动(dòng)物和废物处理(lǐ)产生的富二氧化碳空气经过净化后送(sòng)达植物舱,供植(zhí)物光合作用;植物舱产生的富氧空气经空气净化(huà)后送到综合舱(cāng)供人和动(dòng)物呼(hū)吸,并提供废物处理所需氧气。植物舱中植物蒸腾作(zuò)用产生的冷(lěng)凝水通过净(jìng)化后,一部分由系统补充微量元(yuán)素后送到综合舱满足(zú)人的(de)生(shēng)活用(yòng)水,其余(yú)与净化后的生活(huó)废水和(hé)尿液一起用于植物栽培。由此(cǐ),形成一(yī)个闭(bì)环生命保障系统。
“月宫(gōng)一号”所积累的经验、技术(shù)、成果,不仅对于载人航天有(yǒu)重要的意义,其中的多(duō)项技术(shù)更可(kě)以投(tóu)入民(mín)用,造福百姓,比(bǐ)如外舱内采用的(de)立体植物无土栽培技术,在(zài)农业生产(chǎn)中也有非常好(hǎo)的应(yīng)用(yòng)前景。
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