帶您了解北航的」月宮一號」

生態系統模擬地球生態環境

「月宮一號」是北京航空航天大學建立的空間基地生命保障人工閉合生態系統地基綜合實驗裝置。是為了集成驗證生物再生生命保障系統單元技術、研究系統基礎理論和方法、系統設計理論和方法、系統調控技術而建立的大型地基實驗系統。

這是基於生態系統原理將生物技術與工程式控制制技術有機結合，構建由植物、動物、微生物組成的人工閉合生態系統，人類生活所必需的物質，如氧氣、水和食物，可以在系統內循環再生，為人類提供類似地球生態環境的生命保障。

自2004年起，北航生物與醫學工程學院劉紅教授團隊經過10年努力研製出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」，並於2014年5月成功完成了我國首次長期高閉合度集成實驗，密閉實驗持續了105天。使我國此項技術水平與國際最高水平同處於同一水平上。研究成果將為我國今後深空探測生命保障提供理論和基礎技術。

搭建小型生態環境推動星球探索

人類要離開地球，在遙遠的太空中生存，離不開氧氣、水和食物。在我國神舟系列飛船、國際空間站、蘇聯/俄羅斯和平號空間站中，通常會攜帶全部物資，或通過物理化學方式再生氧氣和水，而宇航員吃的食物只能一次性攜帶充足，不能再生。然而，如果人類在不遠的未來，進行更行長時間、更遠距離的太空探索，例如構建月球、火星基地，由於路途遙遠，食物完全通過攜帶儲存供給，或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。解決辦法是依靠「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。科學家們把這樣一個小型生態系統稱為「生物再生生命保障系統」。

「月宮一號」是能與地球媲美的「微型生物圈」，可實現航天員在遠離地球的太空長期生活的目標。「生物再生生命保障系統」是基於生態系統原理將生物技術與工程式控制制技術有機結合，構建由植物、動物、微生物組成的人工生態系統，人類生活所必需物質在系統內循環再生，為人類提供類似地球生態環境的生命保障。

生物再生生命保障循環系統運作環節

在「月宮一號」的生物再生生命保障系統中，栽培了糧食作物、蔬菜和水果，飼養了動物（黃粉蟲），還有微生物來降解廢物。植物不僅能夠給宇航員提供食物，還可以通過光合作用產生氧氣、通過蒸騰作用獲得純凈的飲用水。植物中人不吃的部分，比如作物的秸稈、蔬菜的根和老葉敗葉，可以被用來飼養動物，為宇航員提供優質的蛋白和更合理的氨基酸配比。最後，剩下的植物不可食部分，人的排泄廢物，廚餘/生活垃圾，被送進微生物降解環節，微生物可以分解被固定的碳，變成二氧化碳進入到空氣中重新被植物利用進行光合作用；從尿液中回收水和氮素以及經過生物凈化後的衛生廢水，用於灌溉培養植物。植物吸收了這些廢物處理產生的二氧化碳和水，又可以不斷生長出新的食物。這樣，就形成了「月宮一號」里物質的閉合循環。

轉載自:微信公眾號 月宮一號

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