挑戰(zhàn)“太空生存”180天

挑戰(zhàn)“太空生存”180天

如今，我國空間站建設(shè)已迫在眉睫。此次，“太空180”大科學(xué)試驗標(biāo)志著我國自主掌握的受控生態(tài)生保技術(shù)達(dá)到國際先進水平，為航天員長期飛行、外星駐留做好充分準(zhǔn)備，也為空間站相關(guān)任務(wù)設(shè)計提供了重要依據(jù)。

隨著人類不斷向深空展開探索，如何在星際空間長期生存一直是眾人關(guān)注的焦點,科幻電影里在火星種土豆的場景遲早會成為現(xiàn)實。2016年12月14日，唐永康、吳世云、羅杰、仝飛舟4名志愿者邁出密閉艙。至此，“綠航星際”4人180天試驗（“太空180”大科學(xué)試驗）取得圓滿成功。在180天里，他們到底經(jīng)歷了什么？

1700余項數(shù)據(jù)連續(xù)采集

為瞄準(zhǔn)未來人類深空探測和星際駐留任務(wù)，開發(fā)自主掌握的受控生態(tài)生保技術(shù)，2013年9月，中國航天員中心和深圳市政府開始合作共同完成上述試驗。

載人航天工程航天員系統(tǒng)副總設(shè)計師、綠航星際試驗技術(shù)負(fù)責(zé)人李瑩輝說，本次試驗所用的密閉艙，位于廣東深圳的太空科技南方研究院內(nèi)，占地面積370平方米，總?cè)莘e1049立方米，由4個生物艙、2個乘員艙、1個生保艙和1個資源艙組成，其中植物栽培總面積260平方米，是我國目前最大的空間生命保障系統(tǒng)集成試驗裝置。

試驗中，“綠航星際”平臺14個子系統(tǒng)運行可靠，5類25個品種植物茁壯生長，635臺（套）參試設(shè)備穩(wěn)定工作，兩大學(xué)科21個參試項目有序?qū)嵤?，實現(xiàn)了兩大學(xué)科1700余項數(shù)據(jù)的連續(xù)采集，獲取了大量翔實可靠的試驗數(shù)據(jù)和資料。

在生物艙內(nèi)，大豆、小白菜、草莓等作物長勢喜人。它們不僅是食物，還能用于生產(chǎn)氧氣、吸收二氧化碳、凈化水質(zhì)，同時對有害氣體也有微量吸收能力。此外，生活用水供應(yīng)系統(tǒng)可以收集冷凝水，經(jīng)過過濾和滅菌處理后供人使用；廢水處理系統(tǒng)可以收集生活廢水和尿液，降解其中各類有機物質(zhì)，使其變?yōu)橹参餇I養(yǎng)液，再通過植物生長進入生態(tài)循環(huán)圈；固體廢物生態(tài)化處理系統(tǒng)能利用微生物對糞便、餐廚垃圾等進行降解處理，得到的有機肥能供應(yīng)植物生長所需，產(chǎn)生的廢氣也能供植物進行光合作用。

180天模擬未來外星生活

此次執(zhí)行任務(wù)的志愿者為3男1女，唐永康、仝飛舟是中國航天員中心的科研人員，羅杰、吳世云為社會公開招募，他們分別是深圳市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院和深圳市太空科技南方研究院的科研人員。

2016年12月14日，唐永康、吳世云、羅杰、仝飛舟4名志愿者邁出密閉艙，志愿者仝飛舟（后排左一）出艙時向人們揮手致意

在這180天里，他們既是“農(nóng)夫”，每天都要照料糧食和蔬菜；又是“廚師”，自己烹制美味佳肴；還是“醫(yī)生”，幫助同伴完成每日的醫(yī)學(xué)檢查；此外，他們還要當(dāng)“火星人”，模擬著未來人類飛往火星的旅程。

此次試驗涌現(xiàn)了不少中國特色，比如在志愿者的健康維護上，有太極拳和中醫(yī)；在培植植物選擇上，參照《本草綱目》，既要考慮物資供應(yīng)，也要考慮健康保障，比如石斛等。為了最大限度考核人對自然環(huán)境的適應(yīng)能力，試驗中期還引入“火星時”項目，目的是前后對照，可以更好地從實驗的角度去分析數(shù)據(jù)，獲得更多的信息量，包括志愿者內(nèi)分泌改變以及情緒變化。據(jù)悉，火星上一個完整晝夜約24小時40分鐘，自引入“火星時”以來，艙內(nèi)時間每天比地球上長40分鐘。

科學(xué)家們還展開了心理干預(yù)，在給志愿者的《協(xié)同手冊》里專門插了一些畫，通過與美好事物的關(guān)聯(lián)，緩解志愿者心理壓力。除此之外，試驗還將引入心理專家，在艙外通過對志愿者的觀察，對他們進行心理疏導(dǎo)。

李瑩輝說，此次試驗很漫長，工作人員24小時值班，對技術(shù)能力是一個挑戰(zhàn)。另外要及時果斷處理一些問題，比如虛假煙霧報警之類，需要有很好的應(yīng)急能力。

唐永康是此次試驗的指令長，他坦言：“與世隔絕的日子，我需要信仰和信念來支撐?！痹囼炛?，他負(fù)責(zé)決策艙內(nèi)各項事務(wù)，協(xié)調(diào)調(diào)度每日工作。任務(wù)進行到中期，成員們的生理心理都進入了疲憊期。唐永康為了幫大家調(diào)整節(jié)奏，常組織大家圍坐在一起，在拌嘴和玩笑中放松情緒。

主要負(fù)責(zé)照看25種植物生長的羅杰笑稱自己是“農(nóng)夫”。艙內(nèi)沒有日出日落，這讓他一度覺得每一天都是挑戰(zhàn)，喜愛讀書的他選擇用看書來戰(zhàn)勝不適。

吳世云是公認(rèn)的“認(rèn)真哥”，負(fù)責(zé)整個平臺的運行維護保障，還承擔(dān)著大氣、水、固體廢物循環(huán)等重任。在壓抑和不開心時，他會通過運動、看書、與別的志愿者溝通交流來進行調(diào)節(jié)。

作為唯一的女性，仝飛舟在180天中，心理也會有波動，她主要通過練習(xí)太極拳、干體力活、寫日記來平復(fù)心情。

在試驗的項目中，還出現(xiàn)了以制作食物為主的3D打印機。其中難點在于調(diào)料、調(diào)水，還有調(diào)溫，必須要達(dá)到一個最佳調(diào)配比例才能夠成型。這款3D打印機可以通過溫度控制，在原材料出口就進行多次加熱，這是整個食物打印機的關(guān)鍵。

3D打印食物最主要的并不是為了美味，這是在探索未來人類在太空生存時，如何能夠最大限度的利用食物的原材料實現(xiàn)更長時間的食物保存?？蒲腥藛T介紹，如果3D食物打印機真的可以出現(xiàn)在太空家園，就可以節(jié)約大量的物資供給。

為了驗證人在長時間經(jīng)受無水洗浴的心理變化和生理的適應(yīng)性，“太空180”大科學(xué)試驗還將免水洗浴作為一個試驗項目引入。志愿者通過擦洗的方式來完成洗澡，這個是生理和心理的雙重挑戰(zhàn)，在空間站也是通用的。

朝地外星球基地生存邁進

航天員科研訓(xùn)練中心副主任李慶龍說，隨著不久前天宮二號和神舟十一號任務(wù)的圓滿成功，這一載人航天工程第二步第二階段關(guān)鍵之戰(zhàn)相繼完成，第三步空間站建設(shè)已迫在眉睫。

環(huán)控生保技術(shù)作為載人航天發(fā)展的重要研究領(lǐng)域，事關(guān)航天員生命安全，也是實現(xiàn)空間站長期在軌運行和實施載人探月、深空探測、火星登陸的技術(shù)制高點，受到了世界航天大國的廣泛關(guān)注。

據(jù)了解，此前的生態(tài)生保系統(tǒng)，包括天宮二號空間實驗室、神舟十一號飛船在內(nèi)，都是采用第一代航天環(huán)控生保系統(tǒng)，這意味著航天員的飲食無法再生，要從地面帶上去。第二代技術(shù)以物理、化學(xué)再生為基礎(chǔ)，可以實現(xiàn)空氣、水的再生循環(huán)，但食物仍需地面供給。其面向中長期飛行任務(wù)，用于國際空間站以及未來我國空間站。

而此次試驗屬于我國正在研制的第三代航天環(huán)控生保系統(tǒng)，也就是適合多乘員長期駐留的高物質(zhì)閉合度、運行高效、系統(tǒng)可靠的生命保障體系，其最大特點是“生物再生”——能實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)食物、氧氣和水等基本生保物資的高效循環(huán)再生，以大幅減少航天任務(wù)的物資補給需求，保障深空探測與星際駐留任務(wù)?！按舜卧囼炓秧樌麍A滿達(dá)到了預(yù)定的目標(biāo)，深化了我國對于第三代航天環(huán)控生保系統(tǒng)的認(rèn)識，這是發(fā)展高物質(zhì)閉合度生命保障系統(tǒng)的一次重要工程實踐，是掌握地外星球基地生命保障系統(tǒng)技術(shù)的重要開篇，為空間站相關(guān)任務(wù)設(shè)計提供了重要依據(jù)?！崩瞵撦x說。

中國工程院院士彭永臻表示，本次試驗涵蓋環(huán)境、農(nóng)業(yè)、生物、能源、機械、通信、醫(yī)學(xué)、健康等學(xué)科，是一項高度融合系統(tǒng)工程，很好地驗證了生活生態(tài)系統(tǒng)中環(huán)境工程技術(shù)、物質(zhì)循環(huán)技術(shù)、生活與健康保障技術(shù)等，加深了人與環(huán)境之間的相互作用規(guī)律的認(rèn)識。同時，該試驗獲取了大量科學(xué)實驗數(shù)據(jù)，為拓展人類生存空間的科學(xué)探索積累了寶貴經(jīng)驗。這次試驗的順利開展，標(biāo)志著我國自主掌握的受控生態(tài)生保技術(shù)達(dá)到國際先進水平。

（《光明日報》2016.12.16、新華網(wǎng)2016.12.15等）