中國科學家為未來月球基地做準備
儘管中國尚未有載人登月計劃,中國科學家卻已開始為建立月球基地做準備。
在北京航空航天大學一座貌似太空艙的實驗裝置中,三名年輕的研究人員從2月3日至5月20日,在密閉的環境中生活了105天。

三位志願者出艙前和植物的合影
在這裏,他們呼吸着與地球不太一樣的空氣,喝循環淨化水,吃自己培育出來的糧食、蔬菜、水果,還有蟲子,不見陽光,做許多科學實驗,跟家人和朋友通過網絡、電話交流,日子充實又寂寞。
草莓種“月宮”
這個實驗裝置的學名很拗口:空間基地生命保障人工閉合生態系統地基綜合實驗裝置。
“我們認為中國人首先使用它,應該是在月球上,所以起了個通俗的名字‘月宮一號’。”這項研究的首席科學家、總設計師劉紅説。
“月宮一號”是基於生態系統原理將生物技術與工程控制技術結合,構建由植物、動物、微生物組成的人工閉合生態系統,人類生活所必需的氧氣、水和食物,可以在系統內循環再生,為人類提供類似地球生態環境的生命保障。
已投入使用的“月宮一號”一期包含了一個58平米的植物艙和42平米的生活艙,可為三名乘員提供生命保障。生活艙內有卧室、飲食交流間、衞生間和廢物處理間。
劉紅説,“月宮一號”建設的一大難點是密封。整個裝置有9扇門,如何讓這麼多門以及管道、線路都與艙壁密閉曾耗費了很長時間才解決。
由於自然光難以控制,“月宮一號”內全部使用人工光。科學家根據人的營養需求,挑選種植了小麥、大豆、花生等5種糧食,胡蘿蔔、黃瓜、空心菜等15種蔬菜和草莓一種水果。
小麥不僅供給主要的糧食,也供給主要的氧氣。105天艙內的所有氧氣可以循環再生約3次。
實驗人員105天吃的食物中,55%是系統內生產的,45%是外援食物,主要是肉類。
他們還在“月宮”中飼養了一種肉乎乎的蟲子。目前,只有中國在同類實驗中使用了能提供豐富動物蛋白的黃粉蟲。
2011年美國舉行的“人在太空”國際會議上,中國科學家帶了一飯盒用辣椒和花椒炒熟的黃粉蟲,向同行介紹相關研究,引來一羣美國人圍觀。
一開始他們笑話,怎能吃蟲?後來有個勇敢的男生嚐了一口,説味道很好,像炸薯條。那盒黃粉蟲瞬間就被搶光。
不是地球複製品
“月宮一號”與著名的“生物圈二號”是不同類型的實驗。
“以模擬地球生態系統為目的的‘生物圈二號’是失敗的,我們不去重複。”劉紅説。“我們決不是要複製一個地球。地球生態系統經過幾十億年自然形成,所有生物都是平等的。雖然人自認高貴,但對於地球生態系統來説,人和狗其實沒區別。”
“但在我們製造的這個系統中,人就是主宰者,一切都是圍繞人來服務的,人吃什麼才種什麼,根據人對營養、氧氣、水的需求,來篩選各種植物、動物、微生物。通過嚴格的計算,把它們設計到一起。在系統運轉時,還會發生一些偏移,所以要人工調控,保證系統的運轉。”

生物再生生命保障系統(BLSS)
儘管美俄歐一直在開展相關的關鍵單元技術研究,但近年來沒有開展過大型系統實驗。
“很多國家政府認為去外星建立基地還是很遙遠的事,沒有急於在這方面給予大的投入。但實際上這樣一個系統很複雜,裏面每一種生物都很複雜,要將這麼多生物變成一個生態系統,就越發的複雜,所以需要很長時間不斷實驗,才能成熟並用到太空中。”劉紅説。
與月球生活的差距
“月宮一號”與真正的月球基地,差距主要由月球的六分之一重力造成。未來月球基地的工作人員要適應低重力環境下的活動。
此外,月球上比地球高的輻射加上低重力會導致生物系統發生什麼變化,現在科學家還不清楚。
“要弄清這些問題,必須做搭載實驗,我們建議有關部門提供搭載機會。我們會構建兩個一模一樣、迷你的‘月宮一號’系統,一個搭載到月球探測器上,一個在地面上。將搭載的數據與地面的數據做比對分析就可以矯正大系統,這樣地面大系統實驗數據就可以用到月球上了。”劉紅説。
她説,這次實驗的目的是驗證之前理論方法技術,收穫比預期好。但也發現一些問題,下一步要研究改進。
什麼是封閉生態系統
封閉生態系統是一種不與外界進行物質交換的生態系統。儘管地球本身無疑符合這個定義,但該術語主要用於描述相對小的人造生態系統。這種系統充滿了科學趣味,並有在太空旅行(例如空間站或潛艇)中作為生命支持系統的潛力。嚴格地説,一個封閉生態系統不是一個通常意義的封閉系統,因為能量(特別是光能和熱能)能在也必須在這個系統中進出。

生物圈二號
生物圈二號是具有代表性的封閉生態系統。它位於美國亞利桑那州圖森市北部的Oracle地區,是愛德華•P•巴斯及其他人員主持建造的人造封閉生態系統。生物圈二號在持續10個月之後宣佈失敗。