嫦娥三號(hào)探測器探訪月球，“嫦娥”和“玉兔”在“月宮”中互拍，人類什么時(shí)候也可以在月球上長期生存？鮮為人知的是，我國地面隱藏著一個(gè)剛建成的“月宮一號(hào)”，正在為此做著超前準(zhǔn)備。

“因?yàn)樵虑蚋咻椛浜臀⒅亓Φ沫h(huán)境在地球上極難模擬，目前地面實(shí)驗(yàn)只是在做生命保障系統(tǒng)的封閉性物質(zhì)循環(huán)實(shí)驗(yàn)上完善?！必?fù)責(zé)人劉紅教授介紹，為滿足實(shí)驗(yàn)人員生命需要，密閉的“月宮一號(hào)”中種植糧食、水果和蔬菜。

美國宇航局近日傳出2015年“帶植物去月球”的計(jì)劃，而我國在近20年的研究中，已經(jīng)完成了人和植物封閉共存的部分自給自足小型實(shí)驗(yàn)，小麥、水稻、大豆、花生、甜椒、胡蘿卜、西紅柿、芫荽等十余種蔬菜糧食也已經(jīng)通過了模擬環(huán)境的考驗(yàn)，等待著到月球生長的那天。

負(fù)責(zé)人劉紅透露，在寬闊的“月宮一號(hào)”，不僅種有蔬菜，還將有糧食和水果，滿足實(shí)驗(yàn)人員的全部氣體、水和食物的需要。

生保系統(tǒng)核心：植物

“我們小時(shí)候，覺得人登上月球是不可想象的夢，可現(xiàn)在我國也能輕松實(shí)現(xiàn)，很難說有一天，人類不會(huì)把植物種上月球。”劉紅是北京航空航天大學(xué)生物與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院空間生命科學(xué)與生命保障技術(shù)中心主任，她對自己的研究很樂觀。她多次實(shí)驗(yàn)的空間生物再生生命保障系統(tǒng)，就是要解決土生土長的地球人，登上太空后吃什么，呼吸什么，能生存多久的難題。

如何支持人類在太空長期健康生活，長達(dá)數(shù)月甚至數(shù)年？科學(xué)家的共識(shí)是必須依靠一套空間生物再生生命保障系統(tǒng)(BLSS)，國內(nèi)也稱之為受控生態(tài)生命保障系統(tǒng)(CELSS)。

這套目前世界上最先進(jìn)的閉環(huán)回路生命保障技術(shù)可以被通俗地解釋為，在月球或火星等太空環(huán)境中，將有限資源進(jìn)行反復(fù)處理與再生，從而源源不斷地生產(chǎn)食物、氧氣和水，確保為航天員提供最基本的生存必需品。因?yàn)楹教鞎r(shí)從地面向空間補(bǔ)給物資十分昂貴，在美國每千克花費(fèi)1萬-10萬美元，而到月球和火星的長期空間飛行，幾乎不可能再補(bǔ)給。

在科學(xué)家基于空間環(huán)境特點(diǎn)，人工設(shè)計(jì)建造的密閉微生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)中，綠色植物，尤其是蔬菜，承擔(dān)了主要節(jié)點(diǎn)的重任。

光合作用下，綠色植物提供食物和氧氣，又將二氧化碳和其他廢物“變廢為寶”，植物還是水凈化的功臣，根系吸收和葉片蒸騰參與系統(tǒng)的水循環(huán)。微生物則擔(dān)負(fù)著下游的收尾工作，降解植物不可食用部分、乘員排泄物和生活廢水等，使他們再生為植物提供水分和養(yǎng)料，為動(dòng)物提供部分食品，使食物再生循環(huán)。

早在20世紀(jì)60年代，載人航天開啟之前，俄、美等國就在考慮人類未來在外太空長期駐留的生命保障問題。建立由植物、動(dòng)物、微生物、人以及其他構(gòu)成的物質(zhì)流不斷循環(huán)更新的閉路生態(tài)系統(tǒng)，是科學(xué)家努力的方向。

但最初開展的封閉的BLSS設(shè)計(jì)和空間應(yīng)用研究，無論是在俄羅斯還是美國的實(shí)驗(yàn)中，綠色植物都是缺席者。

擔(dān)此重任的是單細(xì)胞藻類，但俄羅斯科學(xué)家后來發(fā)現(xiàn)，盡管藻類放氧和吸收二氧化碳的能力較強(qiáng)，但吃起來卻口感差，營養(yǎng)單一。如何建立包含糧食蔬菜等高等植物的“太空農(nóng)場”成了俄美科學(xué)家的研究重點(diǎn)。