最新研究：NASA在空間生命保障系統研發方面存在關鍵差距，中國處於領先地位

【文/觀察者網 熊超然】“科學家發現，美國國家航空航天局（NASA）在空間生命保障系統研發中存在關鍵差距，這可能會阻礙美國在長期載人空間探索和居住方面與中國競爭，中國則遙遙領先”

香港《南華早報》9月14日報道指出，一個由包括NASA研究人員在內的科學家團隊發現，在中俄已計劃聯手建立月球科研基地之際，美國在生物再生式生命保障研究上的投入有限，正在削弱其在太空領域的競爭力。該團隊稱，過去的研究和政策決定——例如削減經費和項目，造成了NASA當前在空間居住能力上存在“關鍵差距”（Critical gaps）。

“如今正處在重返月球的邊緣，NASA需要開發關鍵能力，以建設並運營月球前哨基地。”該研究團隊在8月16日發表於同行評議期刊《npj-微重力》（npj Microgravity）上的論文中寫道。

據報道，這篇論文由普渡大學、美國東北大學、猶他州立大學、猶他大學等美國高校，以及NASA肯尼迪航天中心和艾姆斯研究中心的研究人員共同撰寫。

目前，美國的空間生命保障系統，包括國際空間站所採用的方案，都依賴於補給飛行任務來輸送水、食物及其他消耗性物資。

研究團隊指出，長期載人任務若超出地球軌道前往月球或火星，將受到補給發射帶來的鉅額成本和複雜後勤問題的限制，同時也面臨輻射和微重力對人體產生影響的安全擔憂。

生物再生式生命保障系統（BLSS）——即利用生物體循環與生成氧氣、食物和水等資源的人工生態系統，被認為是長期深空人類任務的更優解決方案。這些系統（又稱BLiSS）利用植物、動物和微生物，創造一個可持續的閉環環境，滿足食物和廢物管理等基本生存需求。

“無論在政府層面還是商業層面，缺乏可用的BLiSS技術和系統，目前都限制了載人月球探索計劃的目標實現。”該研究團隊寫道。

2023年11月28日，中國載人航天工程首次對外發布由神舟十六號乘組返回地面前手持高清相機，通過飛船繞飛拍攝的空間站組合體全景照片。 中國載人航天工程辦公室

論文通訊作者、普渡大學農業與生物工程教授D·馬歇爾·波特菲爾德（D. Marshall Porterfield），曾在2012年至2016年擔任NASA總部空間生命與物理科學部門負責人，負責未來人類探索相關科學的研究。他指出，美國採用了“完全錯誤的模式來進入太空”，重心放在了充當“後勤運輸商”而不是“後勤提供者”。

上世紀90年代，NASA曾把生物再生式方法作為研究重點，包括為太空探索開發可持續農業系統，這一研究還促成了受控環境農業產業的誕生。NASA的下一階段研究，是生物再生行星生命保障系統測試綜合體（BIO-Plex），旨在評估可為未來太空任務提供食物、水和可呼吸大氣的生命保障系統。

研究團隊指出，2004年，在一項大規模研究導致預算削減和研究重點轉變後，該綜合體停止運行並被拆除。“NASA開發這些生物再生技術的預算被削減後，再也沒有恢復。”波特菲爾德補充稱，目前剩餘的生物再生技術研究，正面臨特朗普政府進一步削減2026財年預算的威脅。

研究團隊指出，自21世紀初以來，美國對生物再生生命保障研究的支持逐漸減弱；而中國國家航天局（CNSA）過去20年間一直“積極支持並推進”這項研究。當年BIO-Plex的公開計劃，“支持了中國國家航天局迅速建立一項生物再生棲居地技術項目的努力，以建成可操作的人類月球前哨，並在隨後展示了其可行性”。

“月宮一號”是由北京航空航天大學建立的中國首個空間基地生命保障人工閉合生態系統地基綜合實驗裝置，是一個密閉艙系統，其中包括植物艙、廢棄物處理裝置、餐廳和卧室，用於開展月球基地生命保障系統的地基試驗研究。

“除了中國的努力，目前沒有其他官方項目在推進一個完全整合的、閉環的生物再生架構，用於建立月球或火星棲居地，甚至用於支持長期的人類太空駐留。”研究人員還表示，中國國家航天局近期公佈的計劃顯示，“中國在這些新興努力以及技術的規模與領先地位上，已超越美國及其盟友，尤其是與NASA當前項目相比”。

《南華早報》回顧稱，在與蘇聯的太空競賽期間，美國政府曾對科技項目進行大量投資，其中包括創建NASA。即使處於冷戰的緊張狀態下，美蘇在太空領域的科學合作也未停止，最終促成了包括美國、蘇聯（後來的俄羅斯）、歐洲、日本及其他夥伴在內的國際空間站項目。

直到2014年“克里米亞事件”爆發後，數十年的成功合作宣告終結，目前美俄之間僅剩的太空合作項目是履行對國際空間站的義務，而國際空間站計劃在2030年退役。

而早在十多年前，美國還曾對中國祭出“太空封殺令”，曾以政治、資金、技術等方面緣由，將中國排除在國際空間站項目之外。2011年，美國又通過了旨在禁止中美兩國航天合作的“沃爾夫條款”（由當時的美國眾議員弗蘭克·魯道夫·沃爾夫提出，Frank Rudolph Wolf），以所謂“存在間諜風險”為理由，封死了中國參與國際空間站合作的道路。

不過，這些都並未阻撓中國航天的發展步伐，中方在這一高難度的領域“殺出一條血路”，創造出如今的耀眼成就。雖然中國沒有加入國際空間站，但自2021年“天宮”空間站發射以來，中國即將成為唯一在地球軌道上擁有載人航天設施的國家。

2021年4月23日，中俄雙方發佈《中國國家航天局和俄羅斯國家航天集團公司關於合作建設國際月球科研站的聯合聲明》。目前，中國和俄羅斯正在聯合十多個國家的夥伴，共同建設國際月球科研站。

據中國探月工程總設計師、深空探測實驗室主任吳偉仁院士此前介紹，國際月球科研站將按照三階段分步實施，計劃2030年前後建成基本型，開展月球環境探測和資源利用試驗驗證；2040年前後建成完善型，開展日地月空間環境探測及科學試驗，並建成鵲橋通導遙綜合星座，服務載人登月和火星、金星等深空探測；之後建設應用型月球科研站，由科研型試驗站逐步升級到實用型、多功能的月球基地。

蘇聯早在20世紀60年代就開展了生物再生系統的研究，包括建造並運行數十年的閉合生命保障系統BIOS-3。這篇論文的研究團隊表示，這使得中俄在國際月球科研站上的合作形成了一個“強大的夥伴關係”，因為該項目結合了俄羅斯數十年的航天經驗與中國先進且資金充足的航天計劃。

“與中國繁榮的計劃形成鮮明對比的是，這些關鍵進展和已展示的BLiSS能力並未在美國項目中得到體現，美國目前也沒有計劃重建2004年被取消的NASA項目。”研究團隊稱：“因此，僅僅是恢復和重建所需的設施和基礎設施，美國太空計劃就面臨着多年的挑戰。”

2021年4月23日，中國國家航天局和俄羅斯國家航天集團公司聯合主辦的國際月球科研站宣介會在南京召開。中俄雙方發佈《中國國家航天局和俄羅斯國家航天集團公司關於合作建設國際月球科研站的聯合聲明》。 微信公眾號“中國的航天”

據介紹，NASA的“阿爾忒彌斯”（Artemis）登月計劃，旨在自1972年12月以後再次將美國人送上月球表面，並在月球軌道建立一個名為“月球門户”的前哨站，可作為月球及更遠深空任務的短期中轉點。

儘管美國在生物再生生命保障系統的發展方面面臨挑戰，但該領域的研究仍在進行中，包括私營企業的研究以及與歐洲航天局等國際合作夥伴的合作。

但波特菲爾德擔憂地説，美國科研團體面臨的挑戰之一是如何向國會解釋，為什麼這項研究的經費不應被削減，因為許多議員認為，“與太空中的生物系統和載人航天相關的問題都已經完全解決了”。他還提到，在美國，月球與火星項目之間的分歧也是一大問題，因為一些人在用很大一部分的力度推動執行火星着陸任務。

正如太空研究有助於發展受控農業產業一樣，生物再生生命保障研究可以幫助推進人造環境和精準醫療等領域的技術進步。波特菲爾德説，太空探索所剩的技術缺口“實際上是生物學上的缺口”，而這些技術正是地球實現可持續未來所需的。

“除非我們學會通過開發這些技術來保護地球，讓我們能夠在地球外生存，也能夠在地球上生存，否則我們永遠無法離開地球。”他説。

相較於美國太空計劃的喧囂與混亂，中國的月球探索計劃進展踏實而順利，載人登月發展穩步推進，已經進行了多次繞月探測和取樣任務，為在2030年前實現中國人首次登陸月球奠定基礎。

今年4月24日，中國國家航天局局長單忠德表示，中國探月工程始終秉持平等互利、和平利用、合作共贏的原則，與國際社會共享發展成果。中國將持續開放月球科研樣品國際申請，我們期待全球科學家獲得更多科學發現，共同拓展人類認知、造福全人類。

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