4人，駐留人數最多；180天，持續時間最長；極少外界供給，閉合迴圈程度更高——這是我國首次公開招募志願者參與航太實驗項目。

　　通過氧氣和水的100%迴圈，構建一個由植物、動物、微生物組成的人工生態系統。這將會面臨哪些挑戰呢？

　　180天你想過這樣生活嗎？在完全封閉的模擬太空艙中，不能得到外界補給，通過氧氣和水的100%迴圈，構建一個由植物、動物、微生物組成的人工生態系統。這不是科幻電影，而是即將降臨在你身上的真實生活。

　　8月3日，由太空科技南方研究院發起，深圳市政府和中國航太員科研訓練中心攜手合作的《綠航星際·“太空生存”挑戰180天》項目志願者招募選拔活動正式上線。這次活動的全稱為“4人180天受控生態生保系統整合實驗”，是我國航太試驗項目首次對社會大眾進行公開招募。項目上線後5個小時內報名人數突破千人，引起社會和公眾的廣泛關注。

　　為登陸火星做準備？

　　24小時，這是我們地球人的一天。但是，如果按照火星時間生活，你能適應嗎?

　　項目發起方太空科技南方研究院副院長、中國載人航太工程航太員系統副總設計師李瑩輝在接受媒體採訪時介紹，志願者在太空艙內的生活作息依舊是白天工作晚上休息。但是，實驗設定了一段時間將按照火星的晝夜節律運作。地球1天為24小時，火星1天則是24小時37分22.6秒。李瑩輝介紹道，按照火星的晝夜節律來安排作息，是為將來的火星探測打基礎。

　　自1969年7月人類完成首次登月以來，世界各國探索和征服外太空的腳步從未停歇。宇航員要想離開地球，在遙遠的太空中生存，自然離不開氧氣、水和食物，很長時間以來這些物質只能一次性攜帶充足，不能再生。然而，人類在不遠的未來，將會進行更長時間、更遠距離的太空探索，例如構建月球、火星基地等。由於路途遙遠，食物完全通過攜帶儲存供給，或進行地面定期補給將變得十分昂貴且很難實現。因此，僅僅依靠攜帶或物理化學再生方式滿足生命保障需求，載人深空探索幾乎不可能實現。目前的解決辦法是依靠“生物再生”的方式，在月球、火星基地，或是飛向火星的飛船中，構建一個類似地球生物圈的小型生態系統。科學家們把這樣一個小型生態系統稱為“生物再生生命保障系統”。

　　據介紹，此次實驗啟動目的在於掌握深空探測與星際駐留任務中生命保障與健康維護的核心技術，發展適合多乘員長時間駐留的高物質閉合度、運作高效、系統可靠的生命保障體系新方法、新技術。

　　其實，早在2012年12月，中國航太員科研訓練中心在逐步突破單項關鍵技術的基礎上，開展了我國首次2人30天受控生保系統整合技術實驗研究，初步掌握了密閉生態系統中大氣和水等物質流的動態平衡調控技術，在我國受控生態生保技術發展史上有著重要意義。2014年5月，“月宮一號”成功完成了我國首次長期高閉合度整合實驗，密閉實驗持續了105天。

　　密閉生態生保系統，以建立人在太空生存環境為目標，為保障航太員安全、高效工作提供生存與工作環境，以最小的物質和能量代價實現人與環境的物質能量轉換。

　　“整個密閉生態生保系統，包括植物的生長、氧氣的再生、廢水的利用等技術。”中國載人航太工程辦公室副主任楊利偉在項目啟動儀式上表示，目前是以突破航太技術來做，項目完成之後，將來可把這些低碳技術轉化為民用。“將這個實驗放在深圳進行，將來推廣更多的航太技術民用化，讓更多老百姓受益。”

　　密閉生態系統自我迴圈靠什麼？

　　維持人類健康生活離不開氧氣和水。在太空環境中志願者如何生活長達180天呢？

　　據了解，該實驗平臺由四個植物艙、兩個乘員艙、一個生保艙和一個資源艙組成，佔地面積370平萬米，總容積1049立方米，是目前我國最大的空間生命保障系統整合實驗裝置。植物艙

　　將用於植物和微藻培養，為乘員提供所需的食物、氧氣和水來源，並吸收乘員或廢物降解等産生的二氧化碳。生保艙為乘員提供生命保障所需的食物、氧氣和凈水;乘員艙用於乘員的睡眠、辦公、實驗、學習、餐飲支援、體育鍛鍊、娛樂、醫監醫保、語音通話等;資源艙則用於迴圈處理系統産生的廢物和廢水。

　　據李瑩輝介紹，目前的太空生存實驗，主要解決輻射、磁場、密閉環境三大問題。此次實驗，解決的是密閉環境的問題。這套生保系統，達到了100%的閉合度。通過水處理、綠色植物和微生物的利用三個方面共同達到閉合迴圈的目的。

　　“水處理方面，我們設置了一個植物凈化系統，通過再生水以及飲用水的回收再利用，滿足受試者的喝水、生活用水比如洗澡的需求。水處理有兩個系統，一個是生活用水系統，一個是保證人飲用水的系統，它們在處理的級別以及處理方式上會有不同。因為飲用水方面的要求更高，而實驗的水處理飲用標準都是滿足國家標準的。”李瑩輝透露，受試者的尿液迴圈作為生活用水使用，不作為飲用水。

　　這套密閉的微生態迴圈系統中，綠色植物則承擔了主要節點的重任。光合作用下，綠色植物是氧氣的主要製造者和CO2的消耗者，對保持氧和CO2的平衡有重要作用。同時，它能阻擋、過濾和吸收有害氣體，起到凈化空氣的作用。植物還是水凈化的功臣，根系吸收和葉片蒸騰參與系統的水迴圈。

　　微生物則擔負著下游的收尾工作，降解植物不可食用部分、乘員排泄物和生活廢水等，使它們再生為植物提供水分和養料，為動物提供部分食品，使食物再生迴圈。

　　在實驗艙生活會無聊嗎？

　　項目上線後5個小時內報名人數突破千人，80後報名比例多達51%、90後報名比例達36%，男性報名者接近90%，遠超女性。筆者採訪了幾位網友，發現大家的看法有期待也有疑慮。

　　24歲的吳京澤激動地説：“我是一個科技迷，特別希望能夠參與該項目，為夢想邁進一步，為未來人類的生存和發展付出自己的一份力量。”

　　也有網友表示，“很期待，但是擔心吃的不好又無聊”，“不能上網，不能正常作息好好睡覺，就退縮了。”重重顧慮之下，太空艙裏的生活究竟是怎樣的呢？

　　據介紹，艙內不僅種植小麥、馬鈴薯、甘薯、大豆、花生以及蔬菜作物，還種植草莓、櫻桃、番茄等水果作物和一些功能植物，以此保證密封艙內人員得到穩定的生鮮食品供應。

　　為了讓受試者在180天的時間裏過得更加充實，科學家還設計了一整套完整的鍛鍊系統。在太空艙內設置了鍛鍊設備，有跑步臺、拉力帶，志願者甚至可以在太空艙內打太極。

　　據介紹，打太極項目屬於傳統醫學干預研究的內容。通過系統的太極拳鍛鍊，改善密閉環境中受試者的情緒狀態，為制定長期密閉環境中的鍛鍊方案提供基礎。

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　　連線專家

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　　人工生態系統關鍵要維持平衡

　　説起人造封閉生態系統，就不能不提生物圈2號。

　　生物圈2號是美國建於亞利桑那州圖森市以北沙漠中的一座微型人工生態迴圈系統，因把地球本身稱作生物圈1號而得此名。它是愛德華·P·巴斯及其他人員歷時八年主持建造的人造封閉生態系統，幾乎完全密封，佔地12000平方米，耗資1.5億美元。生物圈2號有5個野生生物群落（熱帶雨林、熱帶草原、海洋、沼澤、沙漠）和兩個人工生物群落（集約農業區和居住區）。它們以地球北回歸線和南回歸線間的生態系統為樣板，圈內共有約4000個物種，其中動植物約3000種，微生物約1000種。由於大氣成分發生變化，內部氣候沒有調節好，糧食歉收等原因導致實驗失敗。

　　北京大學航空航太工程系副主任、博士生導師史一蓬接受本報記者採訪時説：“生物圈2號失敗的原因在於過程過於複雜，環節太多至於迴圈混亂，最終導致人工生態系統的平衡被打破，光合作用産生的氧氣不足以供給，一夜崩潰。”

　　原來，設計者雖然在生物圈2號內模擬了多種生態系統，但引進的生物卻主要是生産者，動物、真菌和細菌的種類和數量都較少。傳粉的昆蟲死去了，有些植物就只開花不結果了。由於動物的種類和數量減少了，植物很少被動物取食，加之缺少細菌和真菌的分解，導致枯枝落葉大量堆積，物質迴圈不能正常進行。

　　史一蓬説：“模擬的生態系統畢竟不是自然的生態系統，其中的生態系統各個組成部分簡單、生物種類少，食物鏈的複雜程度比農田生態系統差，需要人為調節而不是自然調節。因此，模擬的生態系統穩定性比農田生態系統要差得多。”

　　對於綠航星際實驗，他建議：“綠色植物不能過多，否則二氧化碳和肥力不足；動物飼養不能過多，否則氧氣消耗會增加；科學家要維持氣候、大氣成分、生物種類和數量平衡，創造適合生命生存的環境。”

　　他指出，把更多的精力投入到人工光合作用的研究工作上，這才能從根本上解決人類在載人航太的科學探索中的緊要問題。