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      杨(yáng)利(lì)伟说(shuō)的(de)太空农场会是这(zhè)样的吗?

      2021-09-26

      9月(yuè)6日,中国载人航天(tiān)工程副总设计师杨利伟出席活动时介(jiè)绍,中国载人航天有(yǒu)一套环境控(kòng)制及生(shēng)物保障系统,能保证人在太空中(zhōng)生活(huó)及进行(háng)科学实验(yàn),以前(qián)是携带式,现在空间站是再生式,未来可能会(huì)有“太空(kōng)农场”,在(zài)上面种庄(zhuāng)稼、种植物,形(xíng)成生(shēng)态式的系统。


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      虽然月壤不能种菜

      但是“太空农场”可(kě)以(yǐ)

      消息一出

      网友对太空(kōng)种(zhǒng)菜的热情再次被调动起来

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      然而,“太空(kōng)农场”并不只是一块在太(tài)空里的“菜地”,更是一个(gè)适(shì)合人(rén)类长(zhǎng)期工作和生活的场所,是实现太空旅行和(hé)定居的关键技术之一。


      “太(tài)空农(nóng)场”的(de)正式(shì)名称(chēng)是“生物再生生命保障系统(Bioregenerative Life Support System,BLSS)”,是基于生态系统原理将(jiāng)生物技术与工程控制技术有机结合,构建由(yóu)植物、动物、微生物组成的人工生态系统。


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      氧气(qì)、水和(hé)食物(wù)这些人类生活所必需(xū)的物质可在系统内循(xún)环再(zài)生,并为乘员提供类似(sì)于地球生物圈(quān)的生态环境。


      人进入这(zhè)个人工生态系统中,成为生态(tài)系统的消费者(zhě)链(liàn)环同时发挥控制者的功(gōng)能,构成(chéng)闭合人工生态系统(tǒng)(Man-made Closed Ecological Systems, MCES)。

      建(jiàn)造这样(yàng)一个“农场”不容易,太空环(huán)境复杂(zá),失重(chóng)、宇宙(zhòu)射线、二氧化碳(tàn)与氧气比例不恒(héng)定......

      为了(le)更好地了解(jiě)“太空农场”的可行性,最(zuì)好的办法就是先在地球上(shàng)进行实(shí)验。

      中(zhōng)国已经有了(le)一个在(zài)地球上的(de)“太空农场”——

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      月宫一号

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      “月宫一号”由于(yú)北京航空航天大学建立,是我国第一个、世界上(shàng)第三个空(kōng)间基地(dì)生命保障地基综合实验装置。


      “月宫一号”由1个综合舱和2个植物舱组(zǔ)成,总面积150平(píng)方米,总体(tǐ)积500立方米。


      综(zōng)合舱包括(kuò)居住间、人员交(jiāo)流和工作间(jiān)、洗漱间、废物处理和(hé)昆虫间。每个植物舱分隔为2个(gè)植物间,可以根(gēn)据不同植物生(shēng)长需要独立控制(zhì)环境条(tiáo)件。

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      2014年5月,“月宫一号”成功完成了我国(guó)首次长期(qī)高(gāo)闭(bì)合度集成(chéng)实验,密闭实验(yàn)持续了105天,使我国此项技术(shù)水平(píng)与国际最高水平同处(chù)于同(tóng)一水平上。

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      2017年-2018年,三批志愿者在“月宫一号”中成功挑(tiāo)战持续生存了370天(tiān),完成(chéng)了世界上时间最长、闭合度最高的生物再生生命保障(zhàng)系统实(shí)验,系统闭合(hé)度(dù)达98%,氧(yǎng)气和水100%在系统内循环再生,循环再生了80%的食物。

      实验期(qī)间,这(zhè)里的蔬菜生长环境完全模拟太空状态(tài),突破了低气压(yā)、人工光照、废水循环还(hái)有肥料等技术难(nán)题(tí),采用无土栽培(péi)和滴灌技(jì)术,一(yī)公斤造价(jià)需要上(shàng)万元。

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      舱内仅靠灯(dēng)光启(qǐ)闭模(mó)拟日出日落,虽然也是“日出而作(zuò)、日落(luò)而(ér)息(xī)”,但是体(tǐ)验却很不同(tóng),仅小麦一(yī)种作物,每周就(jiù)要收获3次(cì)。

      在首次长期高(gāo)闭合度集成试验中,乘员栽培(péi)了经过筛选出(chū)的5种粮食作(zuò)物(小麦(mài)、大豆(dòu)、花(huā)生、油莎豆、玉米),15种蔬菜作物(胡萝卜(bo)、四季(jì)豆、紫叶油菜、紫叶生菜、奶油生菜、油麦(mài)菜、茼蒿、马齿苋、苋菜等(děng)),1种水果(草(cǎo)莓)。同时利用植物(wù)不可食生物量(秸秆等(děng))培养(yǎng)黄粉虫。

      乘(chéng)员收获粮食、蔬菜(cài)、水果和(hé)黄粉虫在系统中自己进行(háng)加工(gōng)并食用(yòng),而不可食用生物量与人的粪及食物残渣等废物(wù)一起(qǐ)采用所研(yán)发的生(shēng)物技术,处(chù)理(lǐ)制备类土壤基质循环用于植物栽(zāi)培。

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      综合舱中人、动物和废物(wù)处理产生的富(fù)二氧化碳空气经过净(jìng)化后送达植物舱,供(gòng)植物光合作用(yòng);植物舱产(chǎn)生的(de)富氧(yǎng)空气经空(kōng)气净化后送到综合舱供人和动物(wù)呼吸(xī),并(bìng)提供废物处理(lǐ)所需氧气。植物舱中植(zhí)物蒸(zhēng)腾作(zuò)用产生的冷凝水通过净化(huà)后,一部分由系统补充微量元素后送到综合舱满(mǎn)足人(rén)的生活用水,其余与(yǔ)净化后的生活废水和尿液一(yī)起用于植物(wù)栽培。由此,形成一(yī)个闭环生命保障(zhàng)系统。


      “月宫一号”所积累的经验、技术、成果(guǒ),不仅对于载人航天有重要的意义(yì),其中的多项技术更可以投入民用,造(zào)福百姓,比如外舱内采用的立体植(zhí)物无土栽培技术,在农业生产中也有非(fēi)常好的应用前景。


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