在月球上“種菜”！揭秘月球上的第一道綠色

據央視新聞客户端9月6日報道，2019年1月3日，嫦娥四號成功着陸在月球背面南極-艾特肯盆地馮·卡門撞擊坑的預選着陸區，這是人類首次實現在月揹着陸。嫦娥四號在實現人類首次月揹着陸探測外，還進行了一項生物科普試驗。在這個生物科普載荷裏，攜帶了土豆、油菜、擬南芥、棉花、酵母和果蠅六種生物。希望能夠驗證月球上植物、動物和微生物的生長情況。

本文圖片均來自央視

在今年年初傳回的一張試驗照片上顯示，科普載荷裏的棉花種子長出了一株綠葉，這也是在月面上長出的第一道“綠色”。不過由於相機清晰度的原因，這張照片上有些信息一直沒有得到確認。比如照片中的綠葉上面的陰影是怎麼回事。

近日，研發團隊通過三維重構和數據分析，將這張圖片進行了深度處理。發現這抹綠色其實是由兩片葉子組成的，而剛剛所説的陰影就是另外一片葉子的影子。同時，這張圖片上還展示了月球上植物根莖生長的特點，再次證明了在月球上強輻射、低重力的環境下，仍然可以培養出植物。

試驗成功了，但是大家可能不會想到，這個實現首次在月球上“種菜”的團隊，其實並不是一個專業的航天隊伍。他們當中的大多人甚至沒有與航天相關的背景，這也讓他們在研製和試驗的過程中，遇到了很多意想不到的困難。

沒有航天“背景”的太空追夢人

從環境、機械、材料到生物學，這個十多個人的團隊覆蓋了多種學科，卻沒有一個人是航天專業出身。三年前，嫦娥四號面向全社會公開徵集生物科普試驗載荷的方案，他們的創意在近300個方案中脱穎而出。這才讓這羣航天的“門外漢”，第一次接觸到航天任務。

沒有專業的試驗場地，也沒有專業的配套元件，已經讓他們備受質疑。而由於他們攜帶的是活的生物，會不會影響到嫦娥四號的總體任務，成了這個項目要面對的最大的爭議。

**嫦娥四號科普試驗載荷主任設計師 張元勳：**因為嫦娥4號是國家的一個重要任務，容不得半點差錯。會遭到質疑，這個我們也是可以理解的。他們覺得我們哪裏可能會出現問題，我們就去做實驗去驗證，不會出現這種問題。

團隊裏沒有人知道他們的命運究竟會如何，兩年的時間裏，他們只能一次次接受質疑，面對質疑，解決質疑，來證明這個載荷的安全。

在這樣漫長的拉鋸戰裏，團隊成員從最開始的六七十個人，到最後只有核心的十幾個人留了下來。而就在距離發射只有半年的時候，用於拍攝生物生長情況的相機又出現了問題，讓他們再一次面對功虧一簣的困境。

**嫦娥四號生物科普試驗載荷總設計師 謝更新：**圖片傳不回來。這個時候大家都已經很疲憊了。但是我和小核心的團隊裏面這幾個人，沒有一個人打退堂鼓，所有的人都堅持到最後。

**嫦娥四號科普試驗載荷主任設計師 張元勳：**從來沒想過（放棄）。我內心一直覺得能上去，我也是奔着這個目標來的。

2018年9月28日，距離發射只有70天，嫦娥四號任務總體和探測器系統的總師、總指揮決定一起開會，來商定這個科普載荷究竟是否能夠帶上月球。

經過詳細的研討，專家認為載荷符合標準，不會影響到嫦娥四號的任務總體，研製團隊提着兩年的心也終於落了地。在生物試驗科普載荷隨嫦娥四號啓程的前一天，謝更新對各任務系統的專家，説了幾句心裏話。

**嫦娥四號生物科普試驗載荷總設計師 謝更新：**我們的載荷要上天了，但是很有可能長不出東西或者是失敗了，假如外面有人在嘲諷我們，批評我們的時候，希望你們也給我們解釋一下，我們是努力了，我們是用心了。

航天標準下 不斷做“減法”

事實上，他們不僅沒有影響嫦娥四號任務，還成功培養出了月球上的第一株植物，這和他們在研製過程中不斷地學習和適應航天標準密不可分。

由於嫦娥四號原本是嫦娥三號的備份，所以它的結構和設計已經是固定的。留出來的載荷餘量只有3公斤，空間高度也只有不到20釐米。在這樣近乎嚴苛的空間限制下，研製團隊做了很多的平衡和取捨，其中有遺憾，也有收穫。

眼前這個只有一個手掌大小的板子，就是用來放置攜帶上月球生物的裝置。上面用來區分不同植物的格子，寬度只有7.5毫米，長度也只有9毫米。也就是説，所有的植物種子都只能在這個指甲蓋大小的空間裏生長，而這也正是嫦娥四號留給這個科普載荷空間之“小”的縮影。

植物要選小的，動物要選小的，謝更新説，他們原本選擇的動物是烏龜，希望能夠驗證高等動物在月球上的生存情況，同時也會有更好的展示效果。

**嫦娥四號生物科普試驗載荷總設計師 謝更新：**我們開始半年甚至一年，都是以烏龜為主線，來設計生態系統。但是做完之後知道我們是10月10號就封蓋了，就上箭了，有將近兩個月12月8號才發射。要保證烏龜在裏面呼吸氧氣。

也就是説，烏龜需要在密閉的空間裏生存兩個月。然而由於空間不夠，罐子裏的氧氣最多隻能支撐烏龜生存20天。因此只能換一種耗氧量更小的動物。

這也就意味着之前按照烏龜設計的生態系統都要推翻重來。像這樣的“彎路”團隊其實還走了很多。最開始的時候，他們希望載荷裏的生物能夠在月球上度過一個月夜，這樣就可以觀察它們在月晝和月夜之間的生長區別。

月球上的月夜温度達到零下180度，同時月球上的一個晚上是地球上的14天，所以想要度過月夜，就必須攜帶電池，為熱控系統供電。

**嫦娥四號生物科普試驗載荷主任設計師 張元勳：**我們花的時間最多的是熱控和這個電池。17次的結構優化都是圍繞要麼是熱控的需求，要麼是電池的需求。

超過一年的時間，團隊一直在各地尋找體積很小，但是能量卻足夠大的電池。然而當他們終於找到了之後，這些電池卻因為能量密度太高，未知性太大，沒有通過航天部門的可靠性驗證。

儘管團隊不得不接受載荷無法度過月夜的現實，但是這也讓這羣原本航天的“門外漢”，真切地明白了什麼是航天標準。就這樣團隊成員開始了從結構設計到材料的不斷優化，這也為他們最終能夠成功奔向月球奠定了基礎。

打破束縛 我們在月球上“種菜”

儘管因為沒有接觸過航天任務，讓這羣年輕人經受了更多的考驗和難關。但同時，也正是因為他們沒有受到過航天任務的“約束”，反而提出了一個個天馬行空的創意，有些成為了解決問題的利器。

每天都在和眼前這些瓶瓶罐罐打交道的鄭先喆，從來沒有想過自己有一天會和航天兩個字有交集。

**嫦娥四號生物科普試驗載荷團隊成員 鄭先喆：**以前只是説從科教頻道或者書本上了解，去衞星發射中心以前都不敢想，覺得那個地方特別神秘。

作為一個生物學博士，養活幾株植物並不是什麼難事。但是這次在太空上“種菜”的任務，卻給鄭先喆出了不少難題。例如，為了防止土壤在奔向月球的路途中散落出來，就需要在上面蓋一層布固定住。如果用一般的紗布固定，儘管能夠保證土壤不會散落，但同時植物也無法生長出來。

**嫦娥四號生物科普試驗載荷團隊成員 鄭先喆：**因為（紗布的）眼太小了，種子頂不出來，長不出來就看不到，拍照拍不出來。一直説怎麼辦。然後突然就想到就是我後面要加水，那麼會不會有蓋在上面，然後水一溶它就消失了，會不會有這種材料。

通過查閲大量的資料，鄭先喆真的找到了這樣一種材料——用在刺繡工藝裏的水溶棉。不過，它是不是真的可以用在生物科普試驗載荷裏，還需要經過大量的實驗驗證。

**嫦娥四號生物科普試驗載荷團隊成員 鄭先喆：**也不清楚這個材料溶解會不會影響植物生長，或者對植物有毒害。

經過反覆的實驗，鄭先喆終於確認水溶棉不會對植物造成危害，可以作為固定土壤的材料。就這樣，這個看似簡單但是高效的解決方案成了科普載荷成功的關鍵。

類似這樣“接地氣”的創意還有很多。儘管大家都沒有航天任務的經驗，但是這也恰恰給了年輕人足夠的空間去大膽想象。

**嫦娥四號生物科普試驗載荷總設計師 謝更新：**我們不是以常規的航天的思路去想這些問題，因為這個團隊大家都是很年輕，他思路不受約束。他們一提完之後馬上給我發信息，然後做實驗，數據拿出來可以，那麼就這樣定了。

2019年1月7日，當月球上的科普載荷傳回的照片中顯示棉花種子成功發芽的時候，證明了這個創意無限的團隊兩年的付出得到了回報。

對於這個不是專業的航天團隊中的一些人來説，這次科普試驗可能是他們人生中唯一一次接近太空的機會，而他們也用堅持和創新，實現了普通人也能探索宇宙的夢想。