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 小姑凉可爱 发表于: 2014-7-24 05:27:00|显示全部楼层|阅读模式

[宇宙] 月宫一号志愿者太空舱过年 年夜饭蔬菜均在舱内种植

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  “月宫一号”是北京航空航天大学建立的空间基地生命保障人工闭合生态系统地基综合实验装置。是为了集成验证生物再生生命保障系统单元技术、研究系统基础理论和方法、系统设计理论和方法、系统调控技术而建立的大型地基实验系统。
  “月宫一号”,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。
  自2004年起,北航刘红教授经过10年努力研制出我国第一个世界上第三个空间基地生命保障地基综合实验装置“月宫一号”,并于2014年5月成功完成了我国首次长期高闭合度集成实验,密闭实验持续了105天。使我国此项技术水平与国际最高水平同处于同一水平上。研究成果将为我国今后深空探测生命保障提供理论和基础技术。

月宫一号月宫一号
月宫一号占地150平方米,总体积500立方米,2个植物舱(各50多平方米),1个综合舱(42平方米),主要包括卧室、洗漱间、厨房、餐厅、工作间、动物养殖间、废物处理间
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 谁说的等待 发表于: 2018-2-16 01:42:00|显示全部楼层
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月宫一号志愿者太空舱过年 年夜饭蔬菜均在舱内种植

源自:北京青年报
原文标题:月宫一号志愿者太空舱过年年夜饭蔬菜均在舱内种植

  月宫一号志愿者太空舱内过年
  年夜饭蔬菜均在舱内培养种植 目前舱内实验已进行280天
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月宫一号志愿者团队。图片来源:网络
  (记者:王晓芸)昨日,北京航空航天大学“月宫一号”实验舱内,参加“月宫365”实验的4名志愿者用舱内自己种植的食材包了一顿饺子作为年夜饭,在封闭的实验舱内度过了一个特殊的新年。
  昨天下午,北京青年报记者探访“月宫一号”时发现,舱内志愿者们已经开始为年夜饭忙碌起来,洗菜、和面、备馅,准备包一顿饺子。
  据了解,为了迎接春节,舱内的志愿者们早早就开始打扫卫生,每天精心呵护舱内农作物,保证春节期间可以吃上可口的饭菜。年夜饭饺子所用的小麦、蔬菜均为舱内培养种植。
  “今天正值新春佳节,整个实验进行了280天,为了大实验的顺利进行,舱内志愿者依然进行着科研任务,我们实验团队舱外的全体师生也要与舱内志愿者一起坚守岗位”,“月宫一号”实验室负责人、北京航空航天大学教授刘红表示:“在此我谨代表‘月宫一号’全体师生祝全国人民新年快乐,万事如意。”供图/北京航空航天大学
  内存
  “月宫一号”实验成功意味着什么
  “月宫一号”由刘红教授团队于2013年10月研制成功,并于2014年完成了持续105天的我国首次长期高闭合度集成试验,标志着我国成为了继俄罗斯、美国之后,第三个掌握了该技术的国家,也标志着世界上首个由“人-动物-植物-微生物”构成的四生物链环人工闭合生态系统的成功建立。“月宫一号”所使用的生物再生生命保障技术,是保障人类在月球、火星等地外星球长期生存所需关键技术。在这项技术应用到空间探索前必须进行地面演示验证实验。
  “月宫365”实验于2017年5月10日开始,将于2018年5月10日结束。实验顺利完成后将成为世界上时间最长、闭合度最高的生物再生生命保障系统实验,打破了世界纪录。
部分图片、文章来源于网络,版权归原作者所有;如有侵权,请联系(见页底)删除
 上官123 发表于: 2018-1-28 12:35:00|显示全部楼层

4志愿者在“月宫一号”实验舱连续驻留200天创造世界纪录

源自:澎湃新闻
4志愿者在“月宫一号”实验舱连续驻留200天创造世界纪录
  央视新闻客户端
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二组4名志愿者刘光辉、伊志豪、褚正佩、王伟已在“月宫一号”实验舱中连续驻留了200天。王宇辰 摄
  央视新闻客户端1月26日消息,由北京航空航天大学实施的“月宫365”实验今天举行第二次换班仪式,截至目前,上一批4名志愿者已在“月宫一号”实验舱中连续驻留了200天,创造了新的世界纪录。“月宫一号”的系统闭合度与运行时间也达到国际最高水平。
  “月宫365”实验,是北京航空航天大学2017年5月10号启动的,8名志愿者分批在“月宫一号”实验舱内,进行为期365天的多人次实验。这项技术实际上是为了未来人类在月球、火星等地外星球长期生存所需提供保障。
  月宫一号总设计师、首席科学家 刘红:对于这个生物再生、生命保障系统来说,我们相当于创造了人员在这个系统中连续生存两百天这个一个记录,而国际上之前最长是180天。那么说我这个系统持续维持人的生理所需,而且满足他的心理所需,他没有出现任何的这种大的心理上的问题,也证明了我们这个系统的优势。
  “月宫一号”是一个包含了人、植物、动物、微生物的四生物链环的人工闭合生态系统,实现了氧气、水的循环,固体废物的处理。设有两个植物舱,种植有粮食、蔬菜、水果等,保证了食物的自给自足。在第二阶段的实验中,还增加了健康实验,研究人类在长期幽闭环境中的心理变化等。比如遮窗实验,志愿者需要经历3周有自然光,但无法看到外部景观的时间,和3周既无自然光,也看不到外部景观的时间。
  志愿者:焦虑、紧张都有一些,因为跟外边的联系相当于是断了,观察不到外边,所以肯定这个在心理上边有一定的暗示作用。但是因为咱们这里边实验者们都进行了一些心理方面的培训,并且还有跟外面的一些心理上的疏导,专门有人做这些研究的。
  月宫一号总设计师、首席科学家刘红:中间还发生了一些非我们设计的,一些停电,我们就相当于借力打力,把它当成了一个实验环节,我们舱内的乘员以及舱外的人员都处理的非常好,很平稳,也验证了我们这个系统稳定调控的技术,获得意外的这样的一些数据。
  在实验中,志愿者们的生理和心理状况被全程监测,积攒了大量数据。目前第三阶段为期105天的实验已经开始。
  志愿者:(这一阶段)主要是来考察这个系统运行过程中一个稳定性,然后我们会故意设置一些故障,然后来考察这个系统的承受能力。
  - 据介绍,我国是继俄罗斯、美国之后,第三个掌握此技术的国家。此次“月宫365”实验结束后,将积极争取我国月球、火星探测器的搭载机会和资源,在月面/火星表面开展小型生物再生生命保障系统试验。
  月宫一号总设计师、首席科学家刘红:我们设计小型的生物再生生命保障系统,然后地面一套、到天上一套,然后通过对比实验获得矫正参数,从而使我们实验获得的数据可以用于地外,比如月球、火星上,来建立支撑人在月球、火星上生存的生命保障系统。
  据介绍,“月宫365”实验于2017年5月10日开始,将于2018年5月10日结束,是世界上时间最长、闭合度最高的生物再生生命保障系统实验。2017年12月18日,世界顶尖科学杂志之一的《自然》杂志在其官网上发布了2017年最佳科学图片,“月宫一号”入选。
  (原题为《“月宫365”实验连续驻留200天,创世界新纪录》)
 红英 发表于: 2018-1-28 11:35:00|显示全部楼层

释新闻|“月宫一号”牛在哪

源自:澎湃新闻
释新闻|“月宫一号”牛在哪
  姚智恺/光明日报
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1月26日,准备入舱换班的一组志愿者入舱前宣誓。新华社 图
  月球,作为地球的近邻,自古以来便是人们的关注焦点。在我国传统神话故事中,人们想象月球上有宫殿,称其为“月宫”“蟾宫”。这些古代人民浪漫瑰丽的想象,今天正逐渐成为现实。“月宫一号”作为我国首个、世界第三个生物再生生命保障系统地基综合实验装置,以及世界首个成功的四生物链环人工闭合生态系统,将为我国的载人航天工程与探月工程,提供重要支撑。
  当然,大家一定对“生物再生生命保障系统”以及“四生物链环”这两个词感到陌生。我们知道,生命保障是载人航天的一项关键技术。宇航员离开地球,在遥远的太空中生存,离不开空气、水和食物。然而,目前的载人飞行器和空间站中,所采用的生命保障系统为携带式或物理化学再生式,其往往需要在一定周期内对物料进行补充,以维持生命保障系统的正常运行。而人类在未来进行深空探测,构建月球、火星基地,由于距离遥远,运输成本极高,因此需要“生物再生生命保障系统”。其利用生物技术,原位循环再生人类生存所需的氧气、水和食物,通过系统内循环的方式,减少外部物料输入,提高系统闭合程度,降低运营成本。
  在正式进行火星、月球基地建设之前,需要建立地基综合实验验证系统进行技术验证。前面我们提到,我国是世界上除俄罗斯与美国外,第三个建立此类系统的国家。从结果上来说,中国、俄罗斯、美国的系统都获得了成功,但是从技术上来说,我国的技术显然要更高。原因就在于,俄美所采取的技术,都是由人-植物组成的“两生物链环系统”,而我国采取的是由人-植物-动物-微生物组成的“四生物链环系统”。
  一个生态系统中,物种数越多,其稳定性就越强,当然这也意味着技术复杂度也越高。美国和日本曾经尝试过四生物链环系统,但都以失败告终。而“月宫一号”在2013年建成,并于2014年成功进行3人105天的长期密闭实验,系统闭合度达到了97%,循环再生了100%的氧气和水,55%的食物。这标志着我国的生物再生生命保障技术已经达到了世界领先水平。
  当然,对于该项技术的研究探索步伐不会就此停止。经过三年的研究和发展,就在2017年5月10日,“月宫一号”开始了新的征程──进行长达一年的长期密闭实验。这个被称为“月宫365”的实验让两组共八名志愿者进入“月宫一号”中生活。在2017年7月9日,一组四名志愿者在入驻60日后,与二组四名志愿者换班;而在2018年1月26日,二组志愿者结束其200天的舱内居住生涯,与一组志愿者再次换班。在两次换班的过程中,“月宫一号”内部在较长时间内有八人进驻。在这种人数增加一倍,二氧化碳产生量增加近乎一倍的状况下,空气循环系统经受住了考验,这也证明了“月宫一号”这一四生物链环系统的稳定性。
  而二组志愿者200天的连续驻留时长,也打破了由俄罗斯科研人员创造的连续驻留180天的世界纪录。同时,“月宫365”实验也自此进入冲刺期,一组志愿者们将完成最后105天的实验。2018年5月,如果实验最终成功完成,将刷新人工闭合生态系统的连续运行时长纪录,在人类航天事业的长卷中,留下一笔壮丽的“中国红”。
  (作者:姚智恺,系“月宫一号”团队成员、北京航空航天大学研究生)
  (原题为《“月宫一号”牛在哪》)
部分图片、文章来源于网络,版权归原作者所有;如有侵权,请联系(见页底)删除
 红英 发表于: 2017-7-11 16:35:00|显示全部楼层

“月宫一号”交接班,准备挑战世界纪录

源自:科技日报
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7月9日上午9时,北京航天航空大学“月宫365”实验换班仪式正式启动,第二批4名乘员入舱,开始为期200天的舱内实验生活。此前在此类“空间基地生物再生生命保障系统地基实验装置”中驻留生存时间最长的纪录由俄罗斯保持,为180天,若实验顺利进行,“月宫365”实验将刷新这项纪录。
  即将入舱换班的4名志愿者面对国旗庄严宣誓:“我,爱祖国,爱航天,爱北航,爱团队,自愿作为‘月宫365’舱内实验志愿者。”在众人的期待与祝福下,第二组乘员刘光辉、伊志豪、褚正佩、王伟进入月宫一号实验舱,标志着“月宫365”实验新的阶段正式启动。
  这项实验要解决的问题是,未来载人深空探测,宇航员在高闭合度装置中如何实现自给自足。月宫一号是北京航空航天大学研制的国内第一个、世界第三个空间基地生命保障地基综合实验装置。它由一个综合舱和两个植物舱组成。综合舱面积42平方米,高度2.5米,每个植物舱面积50~60平方米,高度3.5米。综合舱中包括4间卧室、饮食交流工作间、洗漱间、废物处理和动物养殖间。
  今天出舱的一组乘员于今年5月10日进入实验舱,在月宫一号的封闭环境中生活了60天。乘员之一的刘慧同学告诉科技日报记者:“觉得时间过得飞快,转眼间60天就已经过去了,这60天的生活非常忙碌和充实,也充满挑战。此刻我充满自豪感。同时感谢在舱外24小时守护我们的同学们。对于二组的同学,我想说,我们是你们坚强的后盾!”针对大家关注的生活问题,刘慧笑谈,“下午茶后,我们还会举行飞镖比赛”。
  9日上午,二组乘员进入舱内后,和一组乘员进行了数小时的交接活动。月宫一号总设计师、首席科学家刘红教授介绍说,在此期间,容纳8人的月宫一号实验舱系统接受了高负荷冲击,特别考验舱内氧气和二氧化碳平衡系统在短时间内抗高负荷冲击的能力。
  据了解,和之前相比,二组进舱的实验作物种类从21种增加到34种;水培方式从有基质水培向无基质水培转变。二组乘员结束200天的舱内生活后,一组乘员将再次进入舱内,完成后续105天实验。
  “生物再生式生命保障技术”是当今世界上最先进的闭环回路生命保障技术,是未来月球、火星基地等载人深空探测所需的十大关键技术之一,且由于其难度和复杂性高而优先级最高。月宫一号实验团队利用此次“月宫365”大科学实验,将要验证和探索多项深空探测生命保障技术。“后续我们将争取机会,做些航天搭载实验,”刘红介绍说,“希望在未来10~15年取得一些突破。”
  北京航空航天大学党委书记张军院士、中国载人航天工程总设计师周建平院士、中国空间技术研究院空间站项目副总设计师侯永青等出席了当天的换班仪式。
 红英 发表于: 2017-7-11 08:35:00|显示全部楼层

“月宫一号”实验舱换班 志愿者冲击生存纪录

源自:北京晨报
  两批志愿者昨天交接 第二批将在密闭舱内自给自足200天
  昨天,北京航空航天大学“月宫365”实验第二批4名志愿者进入“月宫一号”实验舱,接替首批4名志愿者,两批志愿者均为两男两女。第二批志愿者将在密闭舱内独立生活长达200天。如果成功,就将创造人类在生物再生生命保障系统中密闭生存时间最长的世界纪录。
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  9日,志愿者在植物舱内采摘。 ●
  怎么实验 两次共有55种作物
  据了解,“月宫365”实验自今年5月10日开始以来60天内,按照既定实验计划顺利开展。第一乘员组4人的各项生理指标均被准确记录,舱内各项设备运转正常,大豆、油莎豆、小麦、芋头等作物生长情况良好。按照实验设计,60天进行换班,第二组进舱与第一组进行约10小时的工作交接,系统在此时间段要为8名乘员提供生命保障,此举对于系统来说是高负荷的冲击,考察在短时间内抗高负冲击的能力。
  月宫一号总设计师、首席科学家刘红教授说,第一批有21种作物,第二批有34种作物,经过试验,玉米和花生等作物不适宜生存。
  怎么换班 需经过两道密封门
  昨天,一组4名志愿者出舱,二组4名志愿者将继续驻留生存200天,此前在此类系统中驻留生存时间最长的纪录由俄罗斯保持,为180天。刘红教授说,志愿者换班,需要经过两道密封的门。
  据介绍,根据前期的测试和实验设计,第二乘员组的代谢高于第一乘员组,实验将研究在不同代谢水平的乘组变换时系统的稳定性,验证和发展系统长期运行调控技术。此外,实验还将研究人长期在幽闭环境中的心理变化,自然光节律对人的情绪的影响,肠道微生物与人的情绪变化之间的关系,不同种类的植物对人的情绪调控作用等。据介绍,如果成功,就将创造人类在生物再生生命保障系统中密闭生存时间最长的世界纪录。
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  9日,第二批志愿者在进行换装和消毒后准备进舱。 ●
  怎么选人 性格要相对比较宅
  昨天上午,月宫一号内的首批志愿者通过电话与外界沟通,舰长刘慧说,每天都很忙碌,他们在舱内60天的生活非常愉快,留下了难忘的记忆,有一种自豪感。作息规律,舱内的农作物生长正常,已经开始采摘,吃上了自己种的茄子、辣椒等。第一批志愿者出舱以后将被送往北航校医院,进行为期3天的医学观察,接受二三十项生理指标的检查。
  刘红教授说,志愿者选择上,性格是相对比较宅的,太活泼好动的不适宜密闭舱内独立生活。在舱内生活完全自理,没有人打理他们的生活,所以,志愿者需要有较强的自理能力。
  怎么应用 是火星基地的关键
  首批志愿者舱内生活60天,第二批为200天,然后第一批志愿者再进入舱内生活105天。据悉,“月宫一号”即“空间基地生物再生生命保障系统地基实验装置”,世界上只有美国和俄罗斯掌握该技术,是未来月球、火星基地等载人深空探测所需的十大关键技术之一,且由于其难度和复杂性高而优先级最高。
  出席昨天仪式的中国载人航天工程总指挥、中国载人航天工程总设计师、中国工程院院士周建平告诉北京晨报记者,人类在其他星球生存只是时间问题和资源问题,需要解决吃喝拉撒睡等资源匹配的研究。

▲ 对话志愿者
  舱内可以用微信
  平时也刷朋友圈
  “刚开始一周,会有一些心理不适应,但在里面科研任务非常紧张,很忙碌,后来基本适应了。”作为首批志愿者进入舱内的舰长刘慧昨天下午5点出仓,在密闭环境里生活、工作了60天。她告诉北京晨报记者,出来后,只是感觉天气闷闷的,没有其他方面不适应。从昨天开始,她将在校医院里观察3天。
  刘慧是生物医学工程的博士生,她和其他3名志愿者一样,每个人都有自己的科研任务,她研究的方向是植物。每名志愿者都有自己的课题,每天有常规的科研工作,日程安排很紧凑。“一眨眼,60天过去了,感觉时间过得非常快,”刘慧说。“舱内是通网络的,我们也可以通过固定电话和舱外联系。”刘慧说,在舱内可以使用微信,平时也刷朋友圈,还经常写科普的文章发在公众号月宫一号里。作为这次志愿者,在她的学术生涯上将终身难忘。
  作为志愿者之一,硕士研究生高寒说,在里面的每一天,做的所有大事小情都应该算做实验,不能简单称之为生活。具体来说,每天吃的食物,喝的水,排泄的废物,工作休息的时间,早晚身体的各项生理指标,甚至心理情绪出现的波动情况等等一切,都会转换成为科学的数据,最后被记录下来。这些将会作为研究的重要参数,为以后其他环境的生物再生生命保障系统,甚至月球基地等深空探测活动提供参考。
  北京晨报记者 郑超
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 红英 发表于: 2017-7-11 03:35:05|显示全部楼层

“月宫一号”实验志愿者换班 4人将生活200天

源自:北京晚报
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  “月宫一号”实验舱内各种作物生长良好,它们将为舱内成员提供食物和氧气。
  (记者:张航 文并摄)在高度密闭的实验舱里开展科研和生活,食物、水甚至氧气都完全依靠循环式自给自足,北京航空航天大学“月宫365”实验备受关注。今天,第二批实验志愿者将进入“月宫一号”实验舱,接替首批志愿者的工作,他们将在密闭舱内独立生活长达200天。如果成功,就将创造人类在生物再生生命保障系统中密闭生存时间最长的世界纪录。
  今年5月10日,“月宫365”实验启动。首批4名实验志愿者进入高度密闭的“月宫一号”实验舱,开始实验、生活。在此后的60天,这些志愿者完全依靠舱内种植作物产生的氧气呼吸,食用自己种植的作物、蔬菜,水也是循环使用。首批志愿者中的舰长刘慧告诉记者,他们在舱内60天的生活非常愉快,留下难忘的记忆,“我们一起工作、一起做饭,还能喝下午茶。舱内的农作物生长也非常顺利,已经开始采摘,我们吃上了自己种的茄子、辣椒等。”
  今天上午9点半,第二批志愿者和第一批志愿者开始交班。第二批志愿者的人数与第一批相同,也是两男两女。他们首先入舱,与第一批志愿者进行长达10个小时的交接,“交接流程非常详细,这个时间段‘月宫一号’将承受8人入驻的超强负荷,氧气消耗等挑战非常大,我们会密切关注。”该实验负责人、北航教授刘红对记者说。下午首批志愿者出舱以后将立即前往医院,进行为期三天的医学观察。
  面对即将开始的200天超长密闭生活,第二批志愿者中的舰长刘光辉告诉记者,他们已经做好了充分的准备。据悉,第二批志愿者将研究在不同代谢水平的乘组变换时系统的稳定性,验证和发展系统长期运行调控技术。此外,实验还将研究人长期在幽闭环境中的心理变化。负责进行健康观察的志愿者王伟告诉记者,在这200天之中将开展“关窗”实验,届时舱内人员将无法看到舱外的世界,包括白天黑夜,“这个实验预计将长达1个月,我们会密切关注、测试志愿者的生理、心理状态。”有医学学习背景的王伟说。
  据悉,“月宫一号”即“空间基地生物再生生命保障系统地基实验装置”,世界上只有美国和俄罗斯掌握该技术,这项研究对保障中国载人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。“生物再生式生命保障技术”是当今世界上最先进的闭环回路生命保障技术,是未来月球、火星基地等载人深空探测所需的十大关键技术之一,且由于其难度和复杂性高而优先级最高。“月宫一号”实验团队利用此次“月宫365”大科学实验,将要验证和探索多项深空探测生命保障技术,推动中国航天深空探测技术的发展,是完成世界生物再生生命保障系统中国领航的重要契机。
 大惊失色 发表于: 2017-7-10 01:28:00|显示全部楼层

第二批志愿者进驻“月宫一号” 挑战生存记录

源自:长安街知事
原文标题:这几个年轻人住进北京最高端“学区房”,将冲击人类生存纪录!

  你有没有听说过“月宫一号”,不不不,不是“天宫一号”,不是“神舟一号”,也不是“嫦娥一号”,再说一遍──“月宫一号”!
  如果你以前不知道它,那看了这篇文章后,一定要记住它,因为它未来或许将助力中国太空探索事业的发展!
  首先给大家一个直观的印象,下图就是“月宫一号”,这个长得像是一块南孚电池加两块单反相机锂电池的装置!

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  但与你想象的有所不同的是,这3块“电池”面积加起来有100多平米──放在地球上也就是一套普通三居室,但想象一下,如果它是放在月球上呢?这套三居室,价值要抵得上多少个北京的学区房?令人浮想联翩吧?
  先不畅想了,详细解释一下究竟什么是“月宫一号”──
  “月宫一号”是北京航空航天大学建立的空间基地生命保障人工闭合生态系统地基综合实验装置。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。
  自2004年起,北航刘红教授经过10年努力研制出我国第一个世界上第三个空间基地生命保障地基综合实验装置“月宫一号”,并于2014年5月成功完成了我国首次长期高闭合度集成实验,密闭实验持续了105天。使我国此项技术水平与国际最高水平同处于同一水平上。研究成果将为我国今后深空探测生命保障提供理论和基础技术。
  或许,你觉得上述解释只有学霸能看明白,那么只需要记住一句话──“月宫一号”是中国科学家在地面上建立的模拟月球环境的密闭循环基地!

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“月宫一号”舱外悬挂五星红旗。
  这样的基地,世界上只有美国和俄罗斯掌握该技术。这项研究对保障中国载人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。
  而如今,中国的“月球基地”就位于北京航空航天大学校园里。它由一个综合舱和两个植物舱组成。综合舱面积42平方米,高度2.5米,每个植物舱面积50~60平方米,高度3.5米。综合舱中包括4间卧室、饮食交流工作间、洗漱间、废物处理和动物养殖间。

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在“月宫一号”内的志愿者向窗外打招呼。
  今年5月10日,“月宫365”计划正式启动。8位北京航空航天大学的学生“宇航员”在此期间分两批进入“月宫一号”,开启他们在“月球基地”里长达365天的完全自主生活。这是继北航2014年5月成功完成为期105天的我国首次长期高闭合度集成实验后,进行的第二次实验,而且这一次是整整一年──365天!

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5月10日,首批4位率先进入月宫一号的志愿者在国旗下宣誓。
  今天上午,结束60天与“世”隔绝的独特体验之后,首批4位志愿者出舱。接替他们上岗的第二组4名志愿者计划将在“月宫一号”内连续生存200天,期间还将体验关窗实验,一旦成功,这将创下人类在生物再生生命保障系统中密闭生存时间最长的世界纪录!

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今天,第二批4位志愿者进舱前在国旗下宣誓。
  而整个实验最后的105天时间,将继续由第一组的志愿者们重新入舱完成。
  他们在里面都吃些什么呢?舱内种植舱里的粮食作物有小麦、大豆、花生、玉米、油莎豆,蔬菜有十几种,水果有草莓。他们需要自己将小麦磨成粉,再制作成食物。真的是如同电影《火星救援》里主人公种土豆的情形。

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从明天起,关心粮食和蔬菜。我有一所房子,面朝月球,春暖花开。
  而志愿者们的舱内生活也相当丰富,除了种植管理作物、记录实验数据和开展课题研究,还会喝下午茶,开展飞镖比赛。舱内的志愿者们均有单独卧室,而他们的衣物则需要自己手洗,洗衣剂经过筛选可分解,洗衣水经净化处理后则可进入舱内植物栽培系统,循环利用。
  实验里,志愿者的各项生理指标均要被准确记录,舱内各项设备运转情况,和动物、植物生长情况,也都要记录。
  为了对志愿者的身体心理状况进行研究,今天的第二批入舱者里还新增健康管理员,负责健康监测及小组物品的管理。

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舱内志愿者通过电话与外界沟通。
  这次的实验中,研究人员的一个工作设想是新添一个月关窗实验。刘红教授告诉记者,目前,志愿者还能通过窗户感受外部世界的时间变化。但关上窗户后,他们将观察志愿者在幽闭环境中的心理和生理变化,以及自然光节律对人的情绪的影响,并采取应对措施。

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通过玻璃窗可以看到舱内情况。
  刘红教授还透露,为了应对外太空中重力、电磁场、辐射等对生物系统产生的影响,预计未来十年到十五年,研究团队将设计出两个很小的“月宫一号”,里面有不同的生物。他们希望小型“月宫一号”能借助我国的载人航天系统实现搭载并进行相关实验。

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  “月宫一号”实验时间记录器。
  让我们期待着这一天早日到来!
  也让我们祝福祖国早日实现自己的“航天梦”!
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 西蜀教师 发表于: 2014-7-26 16:07:02|显示全部楼层

月宫一号总设计师:除了肉所有物质97%循环再生

源自:法制晚报
  副刊名校听讲座 a19
  中国乃至世界都有很多的载人航天计划和规划。未来大家不仅会有机会“月球一游”,还有可能更年轻的一辈的人选择去火星旅游甚至去火星移民,做一个火星人。
  但人类要在太空上生存需要很多的条件。首先太空和地球上有很大的区别。太空舱外边是真空的,有很多的辐射,所以需要防辐射。还要有一个密闭的环境把人保护起来,这里面就需要舱室的环境控制系统。
  我们吃的、喝的、呼吸的气全部都要带着,全部都要在这里面制造,这就需要一个生命保障系统来完成这个功能。
  在太空中,重力是会发生变化的,可能是微重力,可能是部分重力,看你去哪里。如果在轨道空间站这样的地方,可能是微重力,若是到一些星球上,比如月球上,可能是六分之一重力,这时候对健康和心理会产生一些问题,所以需要健康保障系统。
  舱室的环境控制系统、生命保障系统、健康保障系统是人类在太空舱生存必须具备的三大系统,我研究的是生命保障系统。
  我国首个生命保障人工闭合生态系统装置“月宫一号”自造食物再利用废物成功完成105天多人密闭实验
  听总设计师讲述“月宫”生活
  什么是太空生命保障系统?

上太空必备三大件:氧气、水、吃的
  生命保障系统的功能就是要满足人在太空中生存所必需的物质。如果把一个人送到太空,让他选择只带一种物质的时候,我想很多人会坚定地选择氧气,因为它是我们的第一需要。
  如果还让带第二种物质,我想很多人不会带金银财宝,因为到那里,它一文不值,可能大家会选择水,水是我们生命所需要的第二重要的物质。
  如果可以带第三种物质,可能大家会说要带点吃的,因为它是人类生产所需要的第三重要的物质。这些物质在我们的生活中都很廉价,但对于太空来说,这些廉价的东西都是很昂贵的。
  另外,我们吃了、喝了、喘了气之后一定会有废物产生,这些废物不只是废水,比如人的粪便,生活用的各种水的排放,还有二氧化碳,我们必须要做废物处理。当然这是辩证的,废物从另一方面来说也是资源。保障氧气、水和食物的供给的系统就是生命保障系统的全部功能。

如何保证供应:携带式和再生式
  生命保障的方式有很多种,我们可以把它概括为两大类:第一大类是携带式的,另一类是再生式的生命保障系统。
  所谓携带式的就是人所需要的三大物全部携带。我们可以算一下,一个航天员,如果他的代谢强度是2800大卡的话,那么,他每天需要氧气0.83公斤,放出0.95公斤的二氧化碳,另外还需要15公斤的水,以及大概0.65公斤的食物,合计是16.4公斤。这是一天一人的量,如果是一年,那就是6吨。如果是3个人、5个人、10个人,这个量就非常大了。
  要把这些物资运到空间站需要3.6亿人民币,运到月球要36亿人民币,运到火星要360亿人民币,这是一个人。我们去太空最少是3个人。如果去火星,按照目前的设计最少是6个人。大家可以算一下,这是一个天文数字,天下最富有的国家也承担不了这样的费用。另外,飞船不能造无限的大,还要受发射窗口的限制,所以对于月球基地、火星探测等来说携带式从技术上也是难以实现的。
  携带式难以实现,因此必须要原位循环再生。也就是说在原地或者在舱内或者在月球上或者在火星上需要进行原地循环再生,把这些物质循环利用起来。空间站的生命保障系统就是物化再生的,是一个再生式的生命保障系统。再生式的生命保障系统分为物化再生的生命保障系统和生物再生的生命保障系统。

两大生命保障方式物化再生的生命保障系统
  空间站主要采取物化再生的生命保障系统。在空间站里,人吸进氧气以后,会放出二氧化碳,二氧化碳会被收集,收集之后,进入一个反应器,叫萨巴蒂尔反应器。这个反应器还需要另外一种物质就是氢气。航天员会产生尿液,尿液收集之后经过尿液系统处理,获得水。
  这个水进入水电解系统,水电解产生氢气,也到达萨巴蒂尔反应器,对二氧化碳进行反应生成了水。水电解的同时也产生氧气,氧气可供给航天员呼吸。
  萨巴蒂尔反应器产生了水,进入水净化系统,净化之后进入饮用水储存箱,这部分水是给人喝的。所以大家不要以为航天员喝的是尿液处理之后的水。尿液处理后的这部分水是用来水电解制氧的,不是用来喝的,航天员喝的是净化后的空气冷凝水。
  空间站的生命保障系统是物化再生的。物化再生的系统实际上有一部分物质是排放掉的,也就是它不是所有的都可以循环再生,它的循环再生率可以达到70%。

生物再生的生命保障系统
  在空间站里面,我们可以时不时地给它送一些东西上去,可以满足航天员的基本需求。但是如果我们要建立月球基地,要建火星基地,物化再生生命保障系统是不能满足要求的。因为它只能再生氧气和水,而且还不是百分之百的,它不能再生食物。到目前以及可以预见的技术发展的将来,物化的技术还不能把人的粪便重新做出食物来,或者说做出来了人心理上也难以接受。
  到目前为止,只有生物再生的方式才能把各种废物通过生物处理之后重新获得食物,同时获得氧气,获得水。这就是我这个团队研究的主题──生物再生的生命保障系统。
  我们这个系统是基于生态系统的原理,结合工程控制技术和生物技术把植物、动物、微生物组合在一起,组合成一个人工闭合生态系统。在这个人工闭合生态系统里面,人所需要的物质,氧气、水和食物都可以循环再生,同时它有绿色植物、有动物,人长期以来已经习惯这样的环境。所以它对人的心理也是非常有益的,因此这个技术是长期载人航天必须的生命保障技术。

为登月准备的“月宫一号”105天的生存实验
  从2004年开始我们开展了研究,要将其用到太空,必须要在地面做实验。2013年,我们设计了空间基地生命保障人工闭合生态系统地基综合实验装置,这是它的学名,我们给它命名为“月宫一号”,这样命名是因为在可预见的将来,它应该是最早会用在月球上。
  我们从2014年2月3日(大年初四)开始做的实验,到5月20日结束,实验持续了105天。“月宫一号”由两个舱组成,植物舱和综合舱,舱中的每个角落除了私密空间卧室和洗漱间以外所有的角落都有视频监控,24小时监控,舱外的监控室24小时有人值班,舱内的各个部分的温湿度、压力和气体的情况也进行实时在线监控和数据采集。

植物舱:十期小麦共存,为人类供氧供食
  我们在植物舱内种植了21种作物,它包括5种粮食作物,有小麦、大豆、花生、油莎豆和玉米。
  油莎豆大家可能不太了解,它类似于花生,属于油料作物,是提供植物性脂肪的。另外的作物还有一些蔬菜,一种水果,水果就是草莓。相对于其他水果,草莓生长期比较短,而且它株高较低,占用的空间很少。
  对于这个系统来说我们筛选植物首先要考虑它的株高,这跟地面上是不一样的,我们要考虑单位体积的产量,不是单位面积的产量。另外一个,我们要考虑这个作物是不是能够进行长日照,能够进行长日照是我们优先选择的,因为这样它生长得比较快,晚上也进行光合作用。我们采用的是人工光源,用的是LED灯,红灯和白灯组合的,24小时照明,光强也是可以调的,我们要通过这次实验进一步地优化我们的技术和工艺参数。
  在我们这个舱里我们是三层立体栽培,做到三层后也可以做到多层立体栽培,因为它的技术是一样的。作物的营养液的供给是用特制微孔管,植物需要多少水,它会从这个微孔管里吸出来多少,这样就没有浪费。
  在这个系统中种植植物的方式是跟我们地面上完全不一样的,地面上是种了一茬,收了之后再种下一茬,有的可能一年只能种一茬,而我们采用的是分批半连续培养。
  我们的系统中同时会存在处在各个生长阶段的植物,比如说小麦,就同时种着长了几天的小苗,已经是十几天的苗,二十几天的……马上要收获的,每隔7天收获一批种植一批,十期小麦同时存在。如果按照地面传统的种植方式,当小麦都处在第一期的时候,刚种下的种子前三四天不进行光合作用,之后的几天它长得很慢,光合作用强度很低,产氧很少,过不了几天,人就会因为二氧化碳浓度高中毒死了,或昏厥过去,所以我们必须分批半连续种植,每个生长阶段的都有,这样这里面的气体才是均衡的。不同批次同时种植还可以始终保持为乘员提供新鲜食物,而且库存很少,减少额外的库存花费。

综合舱:异养生物“供给”二氧化碳和肥料
  “月宫一号”综合舱中主要是异养的生物,包括人、动物和微生物。这里的动物说的是黄粉虫,黄粉虫它给人提供动物蛋白。另外利用微生物进行废物处理,全部都是消耗氧气的。异养生物消耗了氧气然后排放了二氧化碳,空气就变成了富二氧化碳的空气,我们把它送到植物舱,植物用二氧化碳进行光合作用就产生了很多的氧气,空气就变成了富氧的空气,我们把它通过空气净化后再送到综合舱,这样我们的气体就可以循环起来了。
  同样的道理,我们的水也是循环的,空间站的人喝的水来自于空气冷凝水,我们的系统里的人喝的水、用的水也是来自空气冷凝水。植物在光合作用的同时会有蒸腾蒸发作用,蒸腾蒸发作用会产生水汽,还有人的呼吸、体表蒸发,以及废物处理都会产生很多的水汽,这些水汽我们通过冷凝获得冷凝水,通过处理净化之后给人饮用或者是用于卫生使用,多余的部分会把它配制成营养液用于植物栽培。
  人洗漱、洗菜、洗碗都会产生很多的卫生废水,单独收集之后也是经过处理把它净化,净化之后配制营养液用于植物栽培。尿液我们也是收集之后进理,同时回收尿液里面的水和氮素,尿液里的尿素含量很高,这个是植物所需要的营养元素,我们把水和氮素回收之后也是用于植物栽培。这样我们的水也是完全循环起来的,可以百分之百循环。
  各种固体废物,像植物的秸秆,人们吃的叶子,还有剩的一些饭,以及人的排泄物,把它们共同进行生物处理,它会放出二氧化碳,我们把这些二氧化碳送到植物舱进行光合作用,残留的物质可以用于植物栽培,这样我们的物质大多数也就可以循环利用起来。此外,这个系统里面将秸秆进行生物发酵之后跟老的菜叶子一起饲喂黄粉虫,还可以获得一部分的动物蛋白。
  这样我们整个系统的物质、氧气、水和食物都可以循环利用起来。

除了肉所有物质97%循环再生
  5月20日我们完成了我国首次生物再生生命保障系统长期多人密闭实验。这次实验系统总的闭合度达到了97%,也就是说人所需要的所有物质97%是循环再生的,只有3%是外援的,主要是肉类。虽然我们培养了黄粉虫,但是人不能全吃黄粉虫,还是需要其他的肉类的。我们系统的氧气和水是百分之百再生的,食物总体再生了55%。
  “月宫一号”这次实验的居民有三个人,谢倍珍是博士(教师),董琛是博士研究生,王敏娟也是博士研究生。他们的分工非常明确,谢倍珍在这个系统里边除了担任舰长,还要负责舱内的科研管理工作,以及所有的废物处理,还有就是负责养黄粉虫。
  董琛主要是负责培养小麦,这个任务非常重要,因为在这里边一共有69平方米的种植面积,小麦40平方米,小麦是最主要的粮食作物,他种的好坏决定了这三个人能不能吃饱,氧气是否充足。王敏娟负责21种作物中除了小麦以外所有作物的栽培,种类非常多。此外,她还要负责做饭,对于我们这个系统来说,做饭很特殊,我们要从小麦粒开始去做。收获了小麦以后要把它磨成面,然后再去做面点。另外我们这个系统里边是不许爆炒、不允许有油烟的,所以她要用蒸煮的方式或者水炒的方式做出可口的饭。草莓是他们的奢侈品,不能天天供应,可能三天、四天能摘到一盘,所以他们吃草莓的时候就像过节。但是好处是105天每隔三天五天他们都能吃到一盘,这和我们地面上不一样,他们没有季节性。
  航空技术改变生活

服务国防海岛沙漠高原都能用
  我们针对航天需求研究了这些技术,主要是用在航天上,也可以用在地面改善我们的生活。比如我们可以利用微生物对水源进行实时在线监测。我们的微生物燃料电池中有生物,微生物在里边活动,如果水是正常的,它正常地产电,在一定的电压水平上;如果水是有毒的,它会受到影响,而电是跟它的生命相关的,那么电压就会降下来,电压降下来到一定程度达到我们设置的预警线就会报警,可以自动切断水源,就不会造成受污染的水源进入各家各户的情况发生,因此这个技术在地面上将有很广的应用。
  这个生物再生生命保障系统还可以在地面上很多地方找到应用成果。比如我们要开发南极北极,开发的人要在那里生活,就需要生命保障。那些地方非常寒冷,除了一些特殊的生命以外,绿色植物非常的少,那么要在这样的野外生存还不污染周边的环境,我们的系统就可以提供生命保障。除此以外,像海岛、沙漠、高原等这样一些极端恶劣环境条件下,都可能有一些非常大的应用前景,因此我们的系统也可以服务国防,会有非常大的应用前景。整理/记者张丽新闻观察员刘为
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