9月6日,中国载人航天工程(chéng)副总设计师杨利伟出席(xí)活动时介绍,中国(guó)载人航(háng)天(tiān)有一套环境控制(zhì)及(jí)生(shēng)物保(bǎo)障系统,能保证人在太空中生活及进(jìn)行科学实验(yàn),以前是携带式(shì),现在空(kōng)间站是再生式,未来(lái)可能(néng)会有(yǒu)“太空农场”,在上面种庄稼、种(zhǒng)植物(wù),形成(chéng)生态式的系统。
虽(suī)然月壤不能种菜
但是“太(tài)空农场”可以
消息(xī)一出
网友对太(tài)空种(zhǒng)菜的热情再次被调动(dòng)起(qǐ)来(lái)
然而,“太空(kōng)农场”并不(bú)只是一块在太空里的“菜地”,更是一个(gè)适合人(rén)类长期工(gōng)作和生(shēng)活的场(chǎng)所,是实现太空旅行和定居的关键(jiàn)技术之一。
“太空农(nóng)场(chǎng)”的正式(shì)名称是“生物再生生命保障系(xì)统(Bioregenerative Life Support System,BLSS)”,是(shì)基于生(shēng)态系统原理(lǐ)将(jiāng)生物技术与(yǔ)工程控(kòng)制技术有机结合,构建由植物、动(dòng)物、微(wēi)生物组成的人工生态(tài)系统。
氧气、水和食物这些人类生(shēng)活所必需的物质可(kě)在系(xì)统(tǒng)内循环再生,并为乘员(yuán)提供类似于(yú)地球生(shēng)物圈的生态环境(jìng)。
人进入这个人工生态系(xì)统(tǒng)中,成为生(shēng)态(tài)系统的消费者(zhě)链环同时(shí)发(fā)挥控制(zhì)者(zhě)的(de)功能,构成闭合人工(gōng)生态系统(Man-made Closed Ecological Systems, MCES)。
建造这样一个“农场”不容易,太空环境复杂,失重、宇宙射线、二(èr)氧化碳与氧气比例不恒定(dìng)......
为了更好地了解“太空(kōng)农(nóng)场”的可行性(xìng),最好的办法就是先(xiān)在地球上进行实(shí)验。
中国已经有(yǒu)了(le)一(yī)个在地球(qiú)上的“太空农(nóng)场”——
月宫一号(hào)
“月宫一(yī)号”由于(yú)北京航空航天大学建立,是(shì)我国(guó)第一(yī)个、世界上第(dì)三个空间基地生命保(bǎo)障地基(jī)综合(hé)实验(yàn)装置。
“月宫一号”由1个综合舱和2个植物舱组成,总面积(jī)150平方米,总(zǒng)体积500立方米。
综合舱包(bāo)括(kuò)居住间、人员交流和(hé)工作间、洗漱间、废(fèi)物处(chù)理和昆虫间。每个(gè)植物舱分隔为2个植物间,可以根据(jù)不同植物生长需要(yào)独立(lì)控制环境条件。
2014年5月,“月宫一号”成功(gōng)完(wán)成了(le)我国首次长期高闭合度集成实验,密(mì)闭实验持续了105天,使我国(guó)此项技术水平与国际最高水(shuǐ)平同处(chù)于同一水平上。
2017年(nián)-2018年,三批志愿者在“月宫一号”中成功挑战(zhàn)持续生存了370天,完成了世界上时间最长、闭合度最高的(de)生物再生生命(mìng)保障系统(tǒng)实验,系统(tǒng)闭合度(dù)达98%,氧(yǎng)气和(hé)水100%在系(xì)统(tǒng)内(nèi)循(xún)环(huán)再(zài)生,循环再生(shēng)了80%的食物。
实验期间(jiān),这里的蔬菜生(shēng)长环境完全模拟(nǐ)太空状态,突破(pò)了低气压、人工光照、废(fèi)水循环(huán)还有肥料等技术(shù)难题,采用无土栽培和滴灌技术,一公斤造价需要上(shàng)万元(yuán)。
舱内(nèi)仅靠灯(dēng)光启闭模拟日出日落(luò),虽然也是“日出而作、日落(luò)而息”,但是(shì)体(tǐ)验(yàn)却很不同(tóng),仅小麦一种作物,每周就要收获3次。
在首次长期高闭合度集(jí)成试验中,乘员(yuán)栽培了经过(guò)筛选出的5种(zhǒng)粮食作物(小麦、大(dà)豆、花生(shēng)、油莎(shā)豆、玉米),15种(zhǒng)蔬菜作(zuò)物(胡萝卜、四季豆、紫叶(yè)油(yóu)菜、紫叶生菜、奶油(yóu)生菜、油(yóu)麦菜、茼蒿、马齿苋、苋菜(cài)等),1种水果(草莓)。同时利用植物不(bú)可食生物量(秸(jiē)秆等)培养黄粉虫。
乘(chéng)员收(shōu)获粮食(shí)、蔬菜、水果(guǒ)和黄粉虫(chóng)在(zài)系统中自(zì)己(jǐ)进行加工(gōng)并食(shí)用,而不可食(shí)用生物量与人的粪及食物残渣(zhā)等废物一起采用所研发(fā)的生物(wù)技术(shù),处(chù)理制备类土壤基质循环用于植物栽培(péi)。
综合舱(cāng)中人、动(dòng)物和废物处(chù)理(lǐ)产生的富二(èr)氧(yǎng)化碳空气经过净化后送达植物舱,供植(zhí)物光合作(zuò)用;植物舱产(chǎn)生的富氧空气经空气净化后送(sòng)到综合(hé)舱供人和动(dòng)物呼吸,并提供废物处(chù)理所需氧气。植物舱中植物蒸腾(téng)作用产生的冷(lěng)凝水通过净化后,一部分(fèn)由系统补充微量(liàng)元素后送到综合舱满足人(rén)的生活用(yòng)水,其余与净化后(hòu)的生活(huó)废水和尿液一起用于(yú)植物栽培。由此,形成一个闭环生命保障系统。
“月宫一号”所积累的经验、技术、成(chéng)果(guǒ),不仅对于载人航天有重要的意(yì)义,其中的多(duō)项技术更可(kě)以(yǐ)投入民用(yòng),造福百(bǎi)姓(xìng),比如外舱(cāng)内采用的立体植物(wù)无土栽培(péi)技术,在(zài)农业生产中也有非常好的应(yīng)用前景。
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