2017年5月10日，北京，“月宮365”計劃入艙儀式在北航“月宮一號”實驗室舉行。從該日起，8位北京航空航天大學的學生“宇航員”將分兩批進入該校自主設計的密閉艙室“月宮一號”，開啟365天的完全自主生活。在這365天的時間之內，這些學生們真正做到了“足不出戶”，僅靠網絡與外界聯系。那么，為什么我們要花費大量的時間和金錢成本設計月宮一號？這項實驗的意義何在？ “嫦娥”的“后勤部”“月宮一號”是空間基地生命保障人工閉合生態系統地基綜合實驗裝置的簡單稱謂。航天之父齊奧爾科夫斯基曾說過：“地球是人類的搖籃，但人類不可能永遠被束縛在搖籃里。首先人類會小心翼翼的穿過大氣層，之后便去征服整個太陽系空間”。中國航天發展的三個重要里程碑分別是兩彈一星、載人航空以及探月工程。其中探月工程又包括三個階段：繞、落、回。“嫦娥一號”、“嫦娥二號”實現了“繞”月階段；探月二期工程發射月球軟著陸器，月球車巡視勘察，“嫦娥三號”已經完成任務；第三階段“回”是在月球表面采樣后返回地球進行分析。如若建立起月球基地，則可以進行更多、更長時間的科學實驗與科學探索活動。即“嫦娥”需要“月宮”以棲身。目前，我國神舟系列飛船、國際空間站，通常做法是會攜帶全部物資，或通過物理化學方式再生氧氣和水，宇航員吃的食物也只能一次性攜帶充足，不能再生。以每名宇航員170cm、標準體重、中等勞動強度為例計算，每名宇航員的代謝強度為2800千卡/天，所需的水、食物、氧氣以及釋放的二氧化碳數量見下表。表1由上表可知，若深空探測時間延長到一年，則需要攜帶6噸物質，其所需要的費用是36億元！這只是一名宇航員的物資要求，如果是“三人行”的話，試想這將是怎樣一個天文數字啊！以目前技術從地球往返火星的征途大概需要五百多天。這樣昂貴的旅程，很難找到“贊助商”的。因此，如果人類在不遠的未來，進行更長時間、更遠距離的太空探索，例如上文所提，構建月球基地、火星基地的話，由于路途遙遠，食物完全通過攜帶儲存供給或者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。所以“嫦娥”需要的是長期居所而不只是“快捷賓館”而已，需要的是一種能與地球媲美的微型生物圈，可以實現航天員在遠離地球的太空長期舒適的生活。微型生物圈即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，有效的解決載人深空探索的生態保障需求。科學家們把這樣一個小型生態系統統稱為“生物再生生命保障系統”。在“生物再生生命保障系統”真正飛向太空之前，需要在地面構建一個一模一樣的系統，進行一系列實驗研究，為將來人類真正在太空居住提供保障。這就是月宮一號（Lunar Palace1)——我國第一個、世界第三個“生物再生生命保障系統”的地基有人綜合實驗系統，也是全球第一個四生物鏈環人工生態系統。它對保障我國載人登月、月球基地及火星探測等航天計劃的順利進行、保障航天員生命安全和生活質量具有重大意義。植物界里選拔“航天員”選拔月宮一號里栽培的植物是一個難題。選拔的綠色植物要在殘酷的月球環境里生長，忍受從零下175攝氏度到零上120攝氏度巨大溫差，忍受長達十幾天的漫漫黑夜，以及微重力等環境。這些即將“天將降大任于斯也”的植物，不僅需要滿足一系列在狹小、密閉、微重力、超真空、強輻射的空間環境生存特點，還要能發揮食物生產、大氣再生與凈化、水分再生與凈化和廢物處理與再生等一種或幾種作用。因此，植物是整個生保系統的核心部分，篩選的植物合適與否在很大程度上決定著試驗的成敗。 經過研究，那些體積小、培養技術簡單、易于繁殖和移植，遺傳性狀穩定、生長快、周期短、產量高、可食部分比值高，抗病和抗逆性強的植物被優先挑選。并且科學家還注意到，作為主食的它們，要符合人們的飲食文化習慣，并能滿足食譜的多樣性、具備一些本國特點。我國把目標集中在葉菜類上。早在1997年，我國航天醫學工程研究院聯合中科院的多家研究所進行了植物選育，從十幾種葉菜類蔬菜中選出生菜、油菜、白菜和豌豆苗。實驗證實，其中更符合中國人口味的油菜和白菜被認為是非常理想的“太空食品”。而豌豆幼苗則勉強通過了密閉環境的考驗。在月宮一號此次實驗中的蔬菜，相比第一期的胡蘿卜、黃瓜、四季豆、奶油生菜等又增加了西紅柿、茄子、土豆等蔬菜（一盤東北亂燉出鍋了）。 “月宮”中產生的廢物是怎樣“內部解決”的呢？人工閉合保障系統中最重要的是物質循環，在月宮一號中是怎樣實現“自給自足”的呢？實驗系統內乘員的生命保障基本物資包括：氧氣、水和食物。所以空間生物再生生命保障系統主要通過定量化的生物過程實現氧氣、水、食物的循環再生為人提供生命保障。在月宮一號的生物再生生命保障系統中，栽培有糧食作物、蔬菜和水果，飼養了動物（黃粉蟲），還有微生物來降解廢物。構建了由植物、動物、微生物組成的閉合生態系統。整整一年的實驗時間，該打麻將還是斗地主？ 最后，也是最讓人擔心的一點是：兩組共8人的志愿者的“閉關”生活應該如何渡過呢？被問起此次實驗與2014年的密閉實驗相比有何不同時，劉紅10日上午介紹說，首先是實驗時間更長，這次8位“宇航員”分兩組，每組兩男兩女，將在艙內生活整整365天，“兩組人交替入艙，交接在專門的‘氣閘艙’緩沖帶完成，跟真實的空間站換班一模一樣。” 并且已經安排了豐富多彩的實驗項目和業余生活，“帶進去了象棋和一些小樂器，里面還有動感單車，也可以上網、和家人視頻、看書等。

航天員的太空“后勤部”——全方位幫你解讀月宮一號

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