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鲜花、掌声、闪光灯,如同数月前迎接“神九”航天员归来一般,2012年12月1日,我国首次受控生态生保集成试验参试乘员唐永康、米涛顺利出舱,受到人们的热情迎接,因为他们圆满完成了在密闭试验舱内为期30天的科学试验。这次试验的成功,标志着我国在“太空农场”研究领域取得了重大进展。在未来,将有越来越多的航天员在太空舱中享受“田园风光”,在辛勤耕种之后可以享用到新鲜的蔬菜和肉食。
参试乘员的幸福生活
1994年,我国在载人航天工程启动后不久就开始了太空农场的相关研究工作。经过近20年的发展,从最初的概念研究起步,逐步建成了受控生态生命保障技术实验室。2011年,包括植物舱和乘员舱等12个分系统的受控生态生保系统集成实验平台建成。
在经过多次成功的植物密闭试验后,我国首次让参试乘员进入密闭的受控生态生保系统,进行为期30天的密闭试验。这次试验的重点是研究密闭系统中人与植物间的氧气、二氧化碳、水等物质的动态平衡调控机制,并掌握就地供应乘员新鲜食物的方法。在这次试验中,空气、水和食物的闭合度(即自给自足比例)分别达到100%、85%和15%,系统产生的冷凝水得到100%的回收利用,废水和尿液平均达到60%的回收利用。
2012年11月1日,唐永康和米涛进入试验舱,开始了参试乘员的幸福生活。在30天的时间里,两人每天除了开展各种科学实验,还要照看设备、管理蔬菜以及锻炼身体。密闭试验舱是个“两居室”,两个房间的空气是互相流通的。其中的大屋子有36平方米,用来种植生菜、油麦菜、紫背天葵和苦菊四种植物,它们靠参试乘员的尿液和试验之初带入的部分自来水浇灌。这些蔬菜可为参试乘员提供呼吸用氧,并吸收他们呼出的二氧化碳,利用红色LED灯光进行高效光合作用。试验舱的小房间有18平方米,是两人的生活空间,他们在这里可以吃饭、睡觉、健身,还能上网。虽然生活在密闭的试验舱中,他们一点也不感到孤独和寂寞,更多的是兴奋和自豪。
参与试验的两名参试乘员每天吃饭还是以航天食品为主,不过和太空中的航天员不同,他们每餐还可亲手采摘并食用新鲜蔬菜30~50克。由于密闭系统中没有炉灶,他们无法吃到煮熟或炒熟的蔬菜,只能吃凉拌的生蔬菜。参与试验的唐永康说:“感觉很奇妙,我很喜欢吃这里的蔬菜。”天天吃生蔬菜,听起来似乎有些难受。然而,对于那些成年累月在太空中旅行的航天员来说,新鲜蔬菜则是他们梦想中的食物。现在的航天食品大多是高度浓缩的、流质状的,航天员需要像挤牙膏似的把这些流质食物挤进嘴里。
中国航天员中心副总设计师高峰指出,接下来还有很多工作要做。比如,以后还要在这个建在地面上的“太空农场”中饲养动物,包括牲畜和鱼类。中国航天员中心正积极筹划,拟建具有世界先进水平、规模更大的太空密闭生态循环系统研究基地。我国已经建成了“天宫一号”空间站,还将建设更多的“天宫”系列空间站,未来的试验将从地面转移到这些空间站中。这些试验将为我国载人飞船探索月球和火星打下坚实的基础。
在外星上建造“伊甸园”
近几十年来,国外一些发达国家一直没有间断过对“太空农场”可行性的研究。早在20世纪60年代,美国和苏联就开始了“太空农场”的研究,在空间植物培养等方面开展了大量研究,并在空间站上成功地进行了植物栽培。“和平”号空间站上有一个太空温室,面积约为900平方厘米,播种了数十粒不同品种小麦的“太空种子”。在太空失重条件下,播种的小麦在70~90天后成熟。在这个封闭的太空温室内,松土、浇灌等所有农活均是在航天员控制下由机器人自动操作完成的。 1972年,苏联科学家首次尝试建造了受控生态生命保障系统,完成了“生态圈3号”的建造,这个约1 033平方米的生态圈位于西伯利亚,可供3人生存。大型水池中的藻类可以为他们提供氧气,若生态圈内的一切都运行良好,这个系统可以为居住者提供85%所需的空气和循环水。在“生态圈3号”里进行的最长的一次实验,曾长达180天。
1989年,美国宇航局在建造的“生态之家”中开始生命保障系统实验。这是一个形似太空舱的建筑,里面也有两个房间,一个房间种植植物,一个房间有人进行科学研究。研究人员在人造的环境中研究废水的处理和室内空气质量的状况,结果不出所料,种植植物能够极大地提高空气质量并改善居住者的身体状况。1991年,美国亚利桑那州图森市建造了“生物圈2号”,这是当时最大的受控生态生命保障系统。其中种植了精心挑选的3 500种植物,放养了猪、羊、鸡等300种动物。遗憾的是,这个实验以失败告终。这也说明,生命要长期融入太空,绝非简单的事情。
如果受控生态生保系统技术发展成熟,那么人类就有希望未来在月球或是火星上,人工构造一个“小地球”。科学家认为,将来“太空农场”也很可能是建成球冠状,利用其外面可以转动的反射镜调节室内温度,从而使植物处于类似地球上的生长环境。英国在英格兰南部建造的“伊甸园”,就是这样的一片球冠状建筑。这是一片半密闭式生态生保系统,栽种了来自全球总数超过4 000种的植物,人们可以通过特殊的舱门进入参观。
未来移民外星,你有心理准备吗?科学家预测,如果吃喝拉撒的问题能得到很好的解决,第一批外星移民可能在50年内出现。美国民营航天公司SpaceX执行总裁埃隆·马斯科就表示,未来他们将在火星表面建造8万人的移居基地。目前,他们也在进行密闭生态系统的试验。可以预计,外星移民潮可能在我们大多数人的有生之年中涌现。到了那时,去火星看日出将成为新的旅游热潮。
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太空新鲜肉食很可能是蚕
在太空舱中可生产哪些新鲜的蔬菜和肉食?除了考虑动植物的适应性外,还得考虑航天员的营养需求。美国、俄罗斯等国都对太空食谱进行了大量研究,尝试种植小麦、大豆、土豆、胡萝卜、番茄、卷心菜、青椒等,它们能在光照下生产供食用的淀粉、植物蛋白、维生素、矿物质等。
说到肉食,我们马上会想到猪牛羊和鸡鸭鱼。然而,中国科学家却推荐了一款我们可能难以下咽的肉食——煎蚕。在外星基地中饲养大型动物还有可能,要在太空舱的狭小空间中饲养这些动物就很不现实了,科学家为此推荐了小个头的蚕。他们认为蚕的蛋白质含量高、生长周期短、生物转化效率高、活动所需空间小,饲养蚕的过程中气味小、不产生废水。因此,蚕有希望作为太空旅行所需动物蛋白质的最佳候选动物。
参试乘员的幸福生活
1994年,我国在载人航天工程启动后不久就开始了太空农场的相关研究工作。经过近20年的发展,从最初的概念研究起步,逐步建成了受控生态生命保障技术实验室。2011年,包括植物舱和乘员舱等12个分系统的受控生态生保系统集成实验平台建成。
在经过多次成功的植物密闭试验后,我国首次让参试乘员进入密闭的受控生态生保系统,进行为期30天的密闭试验。这次试验的重点是研究密闭系统中人与植物间的氧气、二氧化碳、水等物质的动态平衡调控机制,并掌握就地供应乘员新鲜食物的方法。在这次试验中,空气、水和食物的闭合度(即自给自足比例)分别达到100%、85%和15%,系统产生的冷凝水得到100%的回收利用,废水和尿液平均达到60%的回收利用。
2012年11月1日,唐永康和米涛进入试验舱,开始了参试乘员的幸福生活。在30天的时间里,两人每天除了开展各种科学实验,还要照看设备、管理蔬菜以及锻炼身体。密闭试验舱是个“两居室”,两个房间的空气是互相流通的。其中的大屋子有36平方米,用来种植生菜、油麦菜、紫背天葵和苦菊四种植物,它们靠参试乘员的尿液和试验之初带入的部分自来水浇灌。这些蔬菜可为参试乘员提供呼吸用氧,并吸收他们呼出的二氧化碳,利用红色LED灯光进行高效光合作用。试验舱的小房间有18平方米,是两人的生活空间,他们在这里可以吃饭、睡觉、健身,还能上网。虽然生活在密闭的试验舱中,他们一点也不感到孤独和寂寞,更多的是兴奋和自豪。
参与试验的两名参试乘员每天吃饭还是以航天食品为主,不过和太空中的航天员不同,他们每餐还可亲手采摘并食用新鲜蔬菜30~50克。由于密闭系统中没有炉灶,他们无法吃到煮熟或炒熟的蔬菜,只能吃凉拌的生蔬菜。参与试验的唐永康说:“感觉很奇妙,我很喜欢吃这里的蔬菜。”天天吃生蔬菜,听起来似乎有些难受。然而,对于那些成年累月在太空中旅行的航天员来说,新鲜蔬菜则是他们梦想中的食物。现在的航天食品大多是高度浓缩的、流质状的,航天员需要像挤牙膏似的把这些流质食物挤进嘴里。
中国航天员中心副总设计师高峰指出,接下来还有很多工作要做。比如,以后还要在这个建在地面上的“太空农场”中饲养动物,包括牲畜和鱼类。中国航天员中心正积极筹划,拟建具有世界先进水平、规模更大的太空密闭生态循环系统研究基地。我国已经建成了“天宫一号”空间站,还将建设更多的“天宫”系列空间站,未来的试验将从地面转移到这些空间站中。这些试验将为我国载人飞船探索月球和火星打下坚实的基础。
在外星上建造“伊甸园”
近几十年来,国外一些发达国家一直没有间断过对“太空农场”可行性的研究。早在20世纪60年代,美国和苏联就开始了“太空农场”的研究,在空间植物培养等方面开展了大量研究,并在空间站上成功地进行了植物栽培。“和平”号空间站上有一个太空温室,面积约为900平方厘米,播种了数十粒不同品种小麦的“太空种子”。在太空失重条件下,播种的小麦在70~90天后成熟。在这个封闭的太空温室内,松土、浇灌等所有农活均是在航天员控制下由机器人自动操作完成的。 1972年,苏联科学家首次尝试建造了受控生态生命保障系统,完成了“生态圈3号”的建造,这个约1 033平方米的生态圈位于西伯利亚,可供3人生存。大型水池中的藻类可以为他们提供氧气,若生态圈内的一切都运行良好,这个系统可以为居住者提供85%所需的空气和循环水。在“生态圈3号”里进行的最长的一次实验,曾长达180天。
1989年,美国宇航局在建造的“生态之家”中开始生命保障系统实验。这是一个形似太空舱的建筑,里面也有两个房间,一个房间种植植物,一个房间有人进行科学研究。研究人员在人造的环境中研究废水的处理和室内空气质量的状况,结果不出所料,种植植物能够极大地提高空气质量并改善居住者的身体状况。1991年,美国亚利桑那州图森市建造了“生物圈2号”,这是当时最大的受控生态生命保障系统。其中种植了精心挑选的3 500种植物,放养了猪、羊、鸡等300种动物。遗憾的是,这个实验以失败告终。这也说明,生命要长期融入太空,绝非简单的事情。
如果受控生态生保系统技术发展成熟,那么人类就有希望未来在月球或是火星上,人工构造一个“小地球”。科学家认为,将来“太空农场”也很可能是建成球冠状,利用其外面可以转动的反射镜调节室内温度,从而使植物处于类似地球上的生长环境。英国在英格兰南部建造的“伊甸园”,就是这样的一片球冠状建筑。这是一片半密闭式生态生保系统,栽种了来自全球总数超过4 000种的植物,人们可以通过特殊的舱门进入参观。
未来移民外星,你有心理准备吗?科学家预测,如果吃喝拉撒的问题能得到很好的解决,第一批外星移民可能在50年内出现。美国民营航天公司SpaceX执行总裁埃隆·马斯科就表示,未来他们将在火星表面建造8万人的移居基地。目前,他们也在进行密闭生态系统的试验。可以预计,外星移民潮可能在我们大多数人的有生之年中涌现。到了那时,去火星看日出将成为新的旅游热潮。
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太空新鲜肉食很可能是蚕
在太空舱中可生产哪些新鲜的蔬菜和肉食?除了考虑动植物的适应性外,还得考虑航天员的营养需求。美国、俄罗斯等国都对太空食谱进行了大量研究,尝试种植小麦、大豆、土豆、胡萝卜、番茄、卷心菜、青椒等,它们能在光照下生产供食用的淀粉、植物蛋白、维生素、矿物质等。
说到肉食,我们马上会想到猪牛羊和鸡鸭鱼。然而,中国科学家却推荐了一款我们可能难以下咽的肉食——煎蚕。在外星基地中饲养大型动物还有可能,要在太空舱的狭小空间中饲养这些动物就很不现实了,科学家为此推荐了小个头的蚕。他们认为蚕的蛋白质含量高、生长周期短、生物转化效率高、活动所需空间小,饲养蚕的过程中气味小、不产生废水。因此,蚕有希望作为太空旅行所需动物蛋白质的最佳候选动物。