9月6日,中國載人航天工程副總設計師楊利偉出席活動時介紹,中國載人航天有一套環(huán)境控制及生物保障系統(tǒng),能保證人在太空中生活及進行科學實驗,以前是攜帶式,現(xiàn)在空間站是再生式,未來可能會有“太空農場”,在上面種莊稼、種植物,形成生態(tài)式的系統(tǒng)。
雖然月壤不能種菜
但是“太空農場”可以
消息一出
網友對太空種菜的熱情再次被調動起來
然而,“太空農場”并不只是一塊在太空里的“菜地”,更是一個適合人類長期工作和生活的場所,是實現(xiàn)太空旅行和定居的關鍵技術之一。
“太空農場”的正式名稱是“生物再生生命保障系統(tǒng)(Bioregenerative Life Support System,BLSS)”,是基于生態(tài)系統(tǒng)原理將生物技術與工程控制技術有機結合,構建由植物、動物、微生物組成的人工生態(tài)系統(tǒng)。
氧氣、水和食物這些人類生活所必需的物質可在系統(tǒng)內循環(huán)再生,并為乘員提供類似于地球生物圈的生態(tài)環(huán)境。
人進入這個人工生態(tài)系統(tǒng)中,成為生態(tài)系統(tǒng)的消費者鏈環(huán)同時發(fā)揮控制者的功能,構成閉合人工生態(tài)系統(tǒng)(Man-made Closed Ecological Systems, MCES)。
建造這樣一個“農場”不容易,太空環(huán)境復雜,失重、宇宙射線、二氧化碳與氧氣比例不恒定......
為了更好地了解“太空農場”的可行性,最好的辦法就是先在地球上進行實驗。
中國已經有了一個在地球上的“太空農場”——
月宮一號
“月宮一號”由于北京航空航天大學建立,是我國第一個、世界上第三個空間基地生命保障地基綜合實驗裝置。
“月宮一號”由1個綜合艙和2個植物艙組成,總面積150平方米,總體積500立方米。
綜合艙包括居住間、人員交流和工作間、洗漱間、廢物處理和昆蟲間。每個植物艙分隔為2個植物間,可以根據不同植物生長需要獨立控制環(huán)境條件。
2014年5月,“月宮一號”成功完成了我國首次長期高閉合度集成實驗,密閉實驗持續(xù)了105天,使我國此項技術水平與國際最高水平同處于同一水平上。
2017年-2018年,三批志愿者在“月宮一號”中成功挑戰(zhàn)持續(xù)生存了370天,完成了世界上時間最長、閉合度最高的生物再生生命保障系統(tǒng)實驗,系統(tǒng)閉合度達98%,氧氣和水100%在系統(tǒng)內循環(huán)再生,循環(huán)再生了80%的食物。
實驗期間,這里的蔬菜生長環(huán)境完全模擬太空狀態(tài),突破了低氣壓、人工光照、廢水循環(huán)還有肥料等技術難題,采用無土栽培和滴灌技術,一公斤造價需要上萬元。
艙內僅靠燈光啟閉模擬日出日落,雖然也是“日出而作、日落而息”,但是體驗卻很不同,僅小麥一種作物,每周就要收獲3次。
在首次長期高閉合度集成試驗中,乘員栽培了經過篩選出的5種糧食作物(小麥、大豆、花生、油莎豆、玉米),15種蔬菜作物(胡蘿卜、四季豆、紫葉油菜、紫葉生菜、奶油生菜、油麥菜、茼蒿、馬齒莧、莧菜等),1種水果(草莓)。同時利用植物不可食生物量(秸稈等)培養(yǎng)黃粉蟲。
乘員收獲糧食、蔬菜、水果和黃粉蟲在系統(tǒng)中自己進行加工并食用,而不可食用生物量與人的糞及食物殘渣等廢物一起采用所研發(fā)的生物技術,處理制備類土壤基質循環(huán)用于植物栽培。
綜合艙中人、動物和廢物處理產生的富二氧化碳空氣經過凈化后送達植物艙,供植物光合作用;植物艙產生的富氧空氣經空氣凈化后送到綜合艙供人和動物呼吸,并提供廢物處理所需氧氣。植物艙中植物蒸騰作用產生的冷凝水通過凈化后,一部分由系統(tǒng)補充微量元素后送到綜合艙滿足人的生活用水,其余與凈化后的生活廢水和尿液一起用于植物栽培。由此,形成一個閉環(huán)生命保障系統(tǒng)。
“月宮一號”所積累的經驗、技術、成果,不僅對于載人航天有重要的意義,其中的多項技術更可以投入民用,造福百姓,比如外艙內采用的立體植物無土栽培技術,在農業(yè)生產中也有非常好的應用前景。
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