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我国“人造生物圈”试验成功:蔬菜供氧
2012-12-03 17:28:02   编辑:萧萧   点击可以复制本篇文章的标题和链接
 
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昨天17时04分20秒,北京航天城内,随着一声“开舱”的口令,中国航天员中心唐永康、米涛结束为期30天的封闭试验,顺利走出我国首次受控生态生保系统试验平台密封舱。与其他密封舱需要外部供氧不同,这个舱体内的氧气完全由其搭载的4种蔬菜产生。专家表示,试验成功标志着我国载人深空探测和建立月球基地的基础保障技术已经攻克

13.5㎡绿植可为1名航天员供氧

实现远距离或长时间的载人深空探测、地外星球定居,首先要保障的就是航天员的人体循环。“昨天完成的试验,大气、水和食物的闭合度分别达到100%、85%和15%。”试验负责人、中国航天员中心研究员郭双生兴奋地说,今后,中国的宇宙飞船和空间站及未来的月球基地都不必再为携带大量制氧剂和生活物资而发愁了。

唐永康、米涛两人在过去的30天里,生活在总面积54平方米的密闭舱内,模拟了航天员在太空的生存环境。他们的生活空间,除了18平方米的乘员舱,还有36平方米的植物培养舱,种植了生菜、油麦菜、紫背天葵和苦菊4种蔬菜。在数盏LED灯光的照射下,这些植物通过光合作用,净化舱内乘员呼出的二氧化碳,使舱室内的氧气和二氧化碳保持动态平衡。

据介绍,此前神舟飞船和天宫一号目标飞行器均使用高压氧气瓶供氧或电解制氧,维持航天员生命。净化航天员呼出的二氧化碳则使用化学药剂等完成。未来用植物供氧的太空舱内,高压氧气瓶和制氧药剂将成为应急物品,只在二氧化碳浓度超限时使用。

密闭舱内,人的活动对氧气含量影响明显。试验数据显示,每天参试乘员上床休息后,舱内氧气含量就会明显升高。而早上唐永康、米涛起床开始刷牙时,舱内含氧量就会随之降低,两人开展有氧体能训练时舱内的氧气含量最低。中国航天员中心副主任邓一兵表示,目前可以确定,每13.5平方米绿色植物可为1名中国航天员提供足够的氧气。

在制氧绿植的选择上,科研人员也煞费苦心。郭双生说,本次试验选择的生菜等4种蔬菜的氧气转化效率最优,也就是说同等种植面积下可以吸收最多的二氧化碳,释放出最多的氧气。而培养舱内的紫红色LED灯光也是根据这4种蔬菜对光谱、光质的“偏爱”确定的。

月球基地将种小麦养海参

“既然是‘生物圈’,就要能循环起来,既能提供航天员氧气和食物,也能消化航天员的代谢产物。”郭双生说,在试验舱内,乘员的尿液也被收集起来,经净化成为纯水,一部分用于浇灌植物,一部分用于电解产生氧气。据介绍,试验舱内,冷凝水实现了100%回收利用,卫生废水和尿液回用率也达到了60%。

中国航天员中心副总师高峰告诉记者,回用尿液净化技术已经成熟,但考虑到航天员的心理感受,不会给他们喝用尿液净化得来的水。据悉,美俄等国家的空间站上,同样没有给航天员饮用尿液净化得来的水。但技术人员告诉记者,在极度缺水的情况下,可以收集植物蒸发出的水应急。

《北京日报》记者了解到,中国航天员中心还将建设更大规模的太空生态园,可以满足最多8人、数月乃至数年的物质闭合循环试验研究,为将来建立月球或火星基地生命保障系统提供技术支撑。

“不只是蔬菜,未来的生态园和外星基地中还会种小麦、养动物。航天员可以亲手收割并把小麦磨成面粉,制成面包、馒头,还可以包饺子。”郭双生说,由于要长期驻守在地外星球,粮食的种植是必须攻克的技术关。而太空中养殖的动物,将优选无异味儿的水生动物,入选的鱼类等还要少骨、少刺、生长快,最好全部都能食用,为航天员提供动物蛋白质。泥鳅、海参等都是目前的备选品种。

密封舱可建在南沙岛礁等孤岛上

科研人员已经在为“人造生物圈”选址了。郭双生说,植物在太空中仍需要人工照明完成光合作用,加之要防止陨石、强辐射等,地下和半地下将是“人造生物圈”在地外星球上的首选。著名科学家欧阳自远认为,可在月球环形山的半山腰建造窑洞安置“人造生物圈”。到时,可利用月球上丰富的氦资源,以核电和太阳能为能源维持“人造生物圈”的运行。

此外专家还表示,在地球上,“人造生物圈”也有多种用途。在南北极科考站,核潜艇、航母和远洋作业船上,在南沙岛礁中的孤岛和边防哨所等特殊环境中,都可建立微生态循环系统,提供新鲜蔬菜,改善生活环境,缓解驻守人员的心理压力。

探秘“人造生物圈”:一公斤蔬菜 成本上万元

一进密封门,就是大约18平方米的乘员舱。这个舱室的布局与“筒子楼”房间几乎相同。进门左手边是医监医保设备,乘员还可以在这里用餐。紧挨着的是一台跑步机,旁边还放着拉力器和有氧训练仪等。

右手边的景象,则与普通的大学生宿舍没什么两样。两张双层床,上面是床铺,下面装有写字台,参试乘员就在这里上网、看书。挨着床铺的,是密闭淋浴室,“洗澡是每天最享受的时间”。记者看到,舱内的厨房是开放式的,只能用微波炉加热一些预包装食品,绝对不能进行炒菜等易产生油烟、蒸汽和废气的操作。

在“灶台”附近有一扇小门,穿过去就是36平方米的植物培养舱。这里种植的蔬菜并不像农田里一样种在土壤上,而都采用无土栽培和滴灌技术。穿行其间,就像漫步在充满负离子的货架当中。

“别小瞧这些菜,种好它们,费了好大的劲儿!”科研人员告诉记者,由于要模拟太空状态,种植这些蔬菜要突破低气压、人工光照、人工土壤制备、微藻、废水循环、缓释肥料等多种技术。一公斤蔬菜的种植成本甚至高达上万元。

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