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月宫一号试验成功 实现氧气和水100%循环再生  

2014-05-21 10:42:40|  分类: 战略观察 |  标签: |举报 |字号 订阅

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5月20日,试验志愿者谢倍珍(中)、王敏娟(右)、董琛(左)出舱前在植物舱内合影。 新华社记者 公 磊摄

  5月20日,试验志愿者谢倍珍(中)、王敏娟(右)、董琛(左)出舱前在植物舱内合影。 新华社记者 公 磊摄

“月宫一号”示意图。    北京航空航天大学供图

“月宫一号”示意图。 北京航空航天大学供图

  5月20日,“月宫一号”试验圆满完成,标志着我国成为继美国和俄罗斯之后,第三个掌握生物再生生命保障系统核心技术的国家。“月宫一号”究竟如何运作,又有什么科研意义?本报记者采访了“月宫一号”总设计师刘红教授。

  5月20日,北京航空航天大学,三位试验志愿者谢倍珍、董琛、王敏娟从“月宫一号”密闭舱中走出来。至此,他们在“月宫一号”内进行的为期105天的科学试验获得圆满成功。

  对保障航天员生命安全和生活质量具有重大意义

  “月宫一号”总设计师、首席科学家、北航生物与医学工程学院刘红教授介绍,“月宫一号”全称为“月球基地生命保障人工闭合生态系统地基试验装置”,它基于生态系统原理将生物技术与工程控制技术有机结合,构建由植物、动物、微生物组成的人工闭合生态系统。人类生活所必需的物质,如氧气、水和食物,可以在系统内循环再生,为人类提供类似地球生态环境的生命保障。

  刘红说,“月宫一号”由1个综合舱和两个植物舱组成,总面积为160平方米,总体积500立方米。其中,综合舱包括居住间、工作间、洗漱间、废物处理间等。每个植物舱分隔为2个植物种植室,可以根据不同植物生长需要独立控制环境条件。

  自2004年起,北航刘红团队开展了“月宫一号”相关研究。从“月宫一号”的理论和技术研究、舱室系统的工程设计、施工组织和质量监督、系统内关键设备安装、系统联合调试到长期多人密闭科学技术试验,均由团队独立完成,具有完全的自主知识产权。

  “月宫一号”是我国建立的第一个、世界上第三个生物再生生命保障地基有人综合密闭试验系统。“月宫一号”的建立使我国在生物再生生命保障领域的研究水平进入国际最先进行列,对保障我国载人登月、月球基地及火星探测等航天计划的顺利进行、保障航天员生命安全和生活质量具有重大意义。

  循环再生100%的氧气和水

  刘红教授说,“月宫一号”的核心是生物再生生命保障系统(BLSS)。这是目前世界上最先进的闭环回路生命保障技术,也是人类实现在外太空长期生存的核心技术。

  在载人飞行器进入外太空后,这个系统可以让飞行器不再需要或很少需要地面物质支持,氧气、水和食物在系统内通过生物技术实现再生,航天员可长期在太空工作和生活,使得长期载人航天和行星探测成为可能。

  此次试验中,在“月宫一号”植物舱人工控制的环境中,试验团队栽培筛选出小麦、大豆、玉米等5种粮食作物、15种蔬菜作物和1种水果。

  试验志愿者收获粮食、蔬菜、水果,自己进行加工并食用。同时,利用植物不可食用生物量(如秸秆)培养黄粉虫为人提供部分动物蛋白。人的粪便、食物残渣等废物经过生物技术处理,也可用于植物栽培。

  综合舱中人、动物和废物处理产生的富二氧化碳空气经过净化后送达植物舱,供植物光合作用;植物舱产生的富氧空气经空气净化后送到综合舱供人和动物呼吸,并提供废物处理所需氧气。

  植物舱中植物蒸腾作用产生的冷凝水通过净化,一部分由系统补充微量元素后送到综合舱满足人的生活用水,其余与净化后的生活废水和尿液一起用于植物栽培。

  据介绍,本次长期多人高闭合度集成试验,实现了在系统内循环再生100%的氧气和水,循环再生55%的食物。“月宫一号”试验系统的总闭合度达到了97%。


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