從楊利偉到景海鵬、劉旺和劉洋,在我國當前的載人航天活動中,航天員在太空中呼吸的氧氣、喝的水、吃的食物都需要從地面帶上天,航天員的排泄物則需裝在特殊的袋子里帶回地球。
而在今后,這樣的情況或?qū)⑼耆煌Mㄟ^建立一個受控生態(tài)生保系統(tǒng),航天員在太空中所需要的氧氣、水和食物均能在系統(tǒng)內(nèi)部得以再生利用,實現(xiàn)“自給自足”。
昨天下午,中國航天員中心宣布:我國首次受控生態(tài)生保集成實驗取得圓滿成功。兩名參試乘員唐永康、米濤在密閉實驗艙內(nèi)進行了為期30天的科學實驗,順利出艙。此舉標志我國在受控生態(tài)生保技術(shù)研究領(lǐng)域已邁進系統(tǒng)化、集成化階段,對推進我國長期載人航天飛行環(huán)控生保技術(shù)的發(fā)展具有標志性意義。
□實驗現(xiàn)場
36平米蔬菜又供氧氣又供吃
昨天下午,身穿藍色實驗服的唐永康和米濤走出密閉艙,一臉笑容。這兩個30多歲的年輕人都是中國航天員科研訓練中心研究人員,得知要進行首次受控生態(tài)生保實驗的消息都主動請纓,經(jīng)身心檢查、相關(guān)測試等層層選拔后方得以進艙,被“關(guān)”了整整一個月。
高興和激動,是兩個受試年輕人進艙和出艙時的心情。01號崗的唐永康介紹,30天里他們每天早晨6點半起床,每晚11點睡覺,“吃得好,睡得也挺踏實”。
與航天員在太空時一樣,他們吃的是航天食品,菜品每四天一輪換,但不同的是他們能吃到新鮮蔬菜,這些蔬菜是這次實驗的重要角色。“我倆都特別喜歡吃那個蔬菜,作為航天食品的調(diào)節(jié)!碧朴揽到榻B,這些蔬菜在進艙前已培養(yǎng)好,盡管一日兩餐都新鮮采摘,涂抹甜辣醬后“美美地生吃”,但兩人根本吃不完36平米的蔬菜。
這個去年建成的“受控生態(tài)生保系統(tǒng)集成實驗平臺”,利用植物的光合作用,一方面為乘員提供所需氧氣,同時凈化他們呼出的二氧化碳,完全實現(xiàn)大氣的“自給自足”,用專業(yè)術(shù)語即達100%的大氣閉合度。
在36平米大的植物艙一側(cè),是18平米大的乘員艙,過去一個月里,唐永康和米濤在這里做了心理學、中醫(yī)等方面科學實驗,進行蹬自行車、拉拉力器等鍛煉,也上網(wǎng)看新聞,和親友聊天。盡管待在全密閉的艙里,但日子過得有滋有味。
航天員中心副主任鄧一兵介紹,本次實驗中,航天員中心首次突破“人-植物”大氣氧和二氧化碳交換動態(tài)平衡調(diào)控技術(shù),微生物廢水綜合處理和循環(huán)利用等多項關(guān)鍵技術(shù),大氣、水和食物的閉合度(即自給自足比例)分別達到100%、85%和15%。
□技術(shù)應(yīng)用
相關(guān)技術(shù)不僅限于載人航天領(lǐng)域
這次實驗的成功,意味著我國已具備開展2到3人、30天或更長時間“人-植物”受控生態(tài)生保整合實驗的能力。
生保,就是生命保障技術(shù),是讓人在惡劣環(huán)境得以生存,進而更好地生活和工作。航天員中心副主任鄧一兵介紹,開展長期載人深空探測、月球火星等地外星球定居與開發(fā)是未來航天技術(shù)發(fā)展的必然方向,而建立受控生態(tài)生保系統(tǒng)是解決航天員生命保障問題的根本途徑。
據(jù)介紹,此前神舟系列飛船應(yīng)用的是第一代“非再生”生保系統(tǒng),現(xiàn)已逐步納入第二代“物理化學再生式”生保系統(tǒng),而此次實驗標志第三代生保系統(tǒng)取得階段性成功。下一步還需實現(xiàn)飲用水的“自給自足”,并讓大便等排泄物進入生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)。
相比國外,我國相關(guān)研究起步較晚,但經(jīng)過近二十年發(fā)展,現(xiàn)已突破并掌握密閉系統(tǒng)植物集約化培養(yǎng)和物質(zhì)循環(huán)利用等多項關(guān)鍵技術(shù)。中國航天員中心正積極籌劃,擬聯(lián)合多家相關(guān)科研單位申請建設(shè)具備世界先進水平、規(guī)模更大的太空密閉生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)研究基地。
這一基地將具備開展4到8人、數(shù)月到數(shù)年的受控生態(tài)生保系統(tǒng)綜合集成實驗研究能力。除載人航天外,相關(guān)技術(shù)還可在南北極科考站、核潛艇、航母、遠洋作業(yè)船等特殊環(huán)境中應(yīng)用,通過建立生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)供應(yīng)新鮮食物,改善生活環(huán)境。
□名詞解釋
開展長期載人深空探測和月球、火星等地外星球定居與開發(fā)是未來航天技術(shù)發(fā)展的必然方向,而建立受控生態(tài)生保系統(tǒng)是解決航天員生命保障問題的根本途徑。
受控生態(tài)生保系統(tǒng)又叫生物再生生保系統(tǒng),主要通過高等植物和微藻為航天員生產(chǎn)食物、氧氣和水,并去除航天員產(chǎn)生的二氧化碳等氣體;通過飼養(yǎng)動物為航天員提供動物蛋白;通過微生物的分解作用,將系統(tǒng)內(nèi)的廢物轉(zhuǎn)化為可再用的物質(zhì),從而實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)的完全閉合循環(huán)。
該系統(tǒng)的最大特點是能實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)食物、氧氣和水等基本生保物質(zhì)的全部再生,物質(zhì)閉合程度高,可大大減少地面的后勤補給,并為航天員提供一個鮮活的綠色環(huán)境,從而調(diào)節(jié)其心理狀態(tài)。
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