人民網(wǎng)北京5月20日電 （記者 董洪亮）今日，在中國(guó)北京航空航天大學(xué)校園內(nèi)，三位乘員謝倍珍（艦長(zhǎng)）、董琛、王敏娟伴隨著眾人的掌聲，微笑著從“月宮一號(hào)”密閉艙中走出來。至此，他們?cè)?ldquo;月宮一號(hào)”內(nèi)進(jìn)行的為期105天的科學(xué)試驗(yàn)獲得圓滿成功。“月宮一號(hào)”即“月球基地生命保障人工閉合生態(tài)系統(tǒng)地基實(shí)驗(yàn)裝置”試驗(yàn)成功在我國(guó)屬首次，世界上只有美國(guó)和俄羅斯掌握該技術(shù)。

“月宮一號(hào)”是基于生態(tài)系統(tǒng)原理將生物技術(shù)與工程控制技術(shù)有機(jī)結(jié)合，構(gòu)建由植物、動(dòng)物、微生物組成的人工閉合生態(tài)系統(tǒng)，人類生活所必需的物質(zhì)，如氧氣、水和食物，可以在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)再生，為人類提供類似地球生態(tài)環(huán)境的生命保障。

“月宮一號(hào)”總設(shè)計(jì)師、首席科學(xué)家、北航生物與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院劉紅教授介紹，“月宮一號(hào)”由1個(gè)綜合艙和2個(gè)植物艙組成，總面積160平米，總體積500立方米。其中綜合艙包括居住間、人員交流和工作間、洗漱間、廢物處理和昆蟲間。每個(gè)植物艙分隔為2個(gè)植物間，可以根據(jù)不同植物生長(zhǎng)需要獨(dú)立控制環(huán)境條件。據(jù)悉，“月宮一號(hào)”分兩期建設(shè)，目前建成的是一期。一期包含了一個(gè)植物艙(60平米，三層立體栽培，種植面積69平米）和一個(gè)綜合艙（42平米），總體積約300立方米，可以為3位志愿者提供生命保障；此后二期再升級(jí)并擴(kuò)建1個(gè)植物艙，可滿足4人更高閉合度的生命保障需求。 劉紅教授介紹說，“‘月宮一號(hào)’將開展系列試驗(yàn)研究，為日后我國(guó)空間站作業(yè)和探索月球提供技術(shù)基礎(chǔ)，同時(shí)還將用于研究地球生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)機(jī)制，為地球生物圈的可持續(xù)發(fā)展作貢獻(xiàn)。”

“月宮一號(hào)”的核心即為生物再生生命保障系統(tǒng)（BLSS），這是目前世界上最先進(jìn)的閉環(huán)回路生命保障技術(shù)，也是人類實(shí)現(xiàn)在外太空長(zhǎng)期生存的核心技術(shù)。其特點(diǎn)是載人飛行器進(jìn)入外太空后可以不再需要或很少需要地面物質(zhì)支持，氧氣、水和食物在系統(tǒng)內(nèi)通過生物技術(shù)實(shí)現(xiàn)再生，航天員可長(zhǎng)期在站內(nèi)工作和生活，使得長(zhǎng)期載人航天和行星探測(cè)成為可能。因此，俄羅斯、美國(guó)、日本和歐洲等航天大國(guó)都在該項(xiàng)技術(shù)研究上投入大量人力、物力，先后建立了不同類型的生物再生生命保障地面綜合實(shí)驗(yàn)研究裝置（系統(tǒng)）。

近年來，隨著載人航天技術(shù)的飛速發(fā)展，“建成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的生物再生式生命保障系統(tǒng)，解決建立月球基地生態(tài)環(huán)境中的關(guān)鍵性理論與技術(shù)問題，為建立火星長(zhǎng)期居住基地解決生態(tài)生命保障問題”被列為我國(guó)空間科技發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)之一。盡管我國(guó)的BLSS研究取得了一定的成果，但與其他航天大國(guó)相比，在相關(guān)領(lǐng)域的研究仍處于比較滯后的階段。直至2013年，我國(guó)所進(jìn)行的BLSS集成試驗(yàn)，基本上利用植物解決了人在封閉環(huán)境下的呼吸問題，但是真正意義上的可實(shí)現(xiàn)滿足人的主要營(yíng)養(yǎng)需求、高閉合度的生物再生系統(tǒng)密閉實(shí)驗(yàn)還尚未開展。

自2004年起，北航劉紅教授團(tuán)隊(duì)瞄準(zhǔn)國(guó)家載人深空探測(cè)重大需求，懷揣著月球夢(mèng)，團(tuán)結(jié)協(xié)作，堅(jiān)韌拼搏，經(jīng)過近10年的執(zhí)著奮斗，系統(tǒng)開展了BLSS從單元關(guān)鍵技術(shù)到系統(tǒng)基礎(chǔ)理論與系統(tǒng)基礎(chǔ)調(diào)控方法的研究，建立了面向空間生命保障的BLSS基本理論和技術(shù)體系及研究方法，2013年10月集成所取得的理論和技術(shù)研制出地基綜合試驗(yàn)系統(tǒng)——“月宮一號(hào)”，2014年1月-5月成功進(jìn)行了我國(guó)首次長(zhǎng)期高閉合度集成試驗(yàn)，密閉試驗(yàn)持續(xù)了105天。特別值得一提的是，從“月宮一號(hào)”的理論和技術(shù)研究、艙室系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)、施工組織和質(zhì)量監(jiān)督、系統(tǒng)內(nèi)關(guān)鍵設(shè)備安裝、系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試到長(zhǎng)期多人密閉科學(xué)技術(shù)實(shí)驗(yàn)均由劉紅教授的26人團(tuán)隊(duì)完成。

在“月宮一號(hào)”首次長(zhǎng)期高閉合度集成試驗(yàn)中，在植物艙中完全人工控制的環(huán)境下，栽培篩選出的5種糧食作物（小麥、大豆、花生、油莎豆、玉米），15種蔬菜作物（胡蘿卜、豇豆、四季豆、紫葉油菜、紫葉生菜、奶油生菜、油麥菜、茼蒿、馬齒莧、莧菜等），1種水果（草莓）。利用植物不可食生物量培養(yǎng)黃粉蟲為人提供部分動(dòng)物蛋白。在“月宮一號(hào)”中實(shí)驗(yàn)的志愿者，收獲糧食、蔬菜、水果和黃粉蟲在系統(tǒng)中自己進(jìn)行加工并食用，而不可食用生物量（如秸稈）與人的糞及食物殘?jiān)葟U物一起采用所研發(fā)的生物技術(shù)處理制備類土壤基質(zhì)循環(huán)用于植物栽培。綜合艙中人、動(dòng)物和廢物處理產(chǎn)生的富二氧化碳空氣經(jīng)過凈化后送達(dá)植物艙，供植物光合作用；植物艙產(chǎn)生的富氧空氣經(jīng)空氣凈化后送到綜合艙供人和動(dòng)物呼吸，并提供廢物處理所需氧氣。植物艙中植物蒸騰作用產(chǎn)生的冷凝水通過凈化后，一部分由系統(tǒng)補(bǔ)充微量元素后送到綜合艙滿足人的生活用水，其余與凈化后的生活廢水和尿液一起用于植物栽培。由此，形成一個(gè)閉環(huán)回路生命保障系統(tǒng)。

在本次長(zhǎng)期多人高閉合度集成試驗(yàn)中，實(shí)現(xiàn)了在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)再生100%的氧氣和水，55%食物，“月宮一號(hào)”實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的總閉合度達(dá)到了97%。通過本次試驗(yàn)，確立了BLSS設(shè)計(jì)構(gòu)建方法，初步建立了系統(tǒng)中物質(zhì)動(dòng)態(tài)平衡調(diào)控技術(shù)、共生植物優(yōu)化配置與動(dòng)植物高效培養(yǎng)技術(shù)以及廢物的高效循環(huán)利用技術(shù)。發(fā)現(xiàn)了新的氣體平衡調(diào)控方法；發(fā)現(xiàn)了空氣中CO2濃度變化對(duì)植物暗呼吸、光合以及人的呼吸的影響量化規(guī)律；明確了生物再生生命保障系統(tǒng)今后的研究發(fā)展方向。

“月宮一號(hào)”是我國(guó)建立的第一個(gè)、世界上第三個(gè)生物再生生命保障地基有人綜合密閉實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。正如國(guó)際同行專家評(píng)價(jià)，“月宮一號(hào)是目前世界上最先進(jìn)的地基試驗(yàn)系統(tǒng)之一“，“月宮一號(hào)”的建立使我國(guó)在生物再生生命保障領(lǐng)域的研究水平進(jìn)入到國(guó)際最先進(jìn)行列，對(duì)保障我國(guó)載人登月、月球基地及火星探測(cè)等航天計(jì)劃的順利進(jìn)行、保障航天員生命安全和生活質(zhì)量具有重大意義。