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月球上养蚕种土豆不是梦我国将实现人类首次

2018-07-11 15:27:52

人类可以在外星球上做什么?

科幻电影《火星救援》讲述了一个场景,滞留在火星上的宇航员依靠种土豆独立生存了500天。

在外星球上种土豆,看似非常遥远,但你也许并不知道,在科技飞速发展的今天,中国技术就要将这一切变成现实。

2017年6月6日,中国国家航天局探月与航天工程中心主任刘继忠在全球航天探索大会上透露,明年年底,嫦娥四号将搭载中外共11个科学载荷登月。其中包括一个突破性的项目重庆大学牵头的月面微型生态圈,一个装载有土豆种子、拟南芥和蚕卵的微型生态系统。这个项目也将是人类首次在月球进行生物实验。

6月20日在重庆大学,月面微型生态圈的总设计师、教育部深空探测联合研究中心(以下简称深空中心)副主任谢更新,接受了封面的采访,他表示,月面微型生态圈工程已经进入成熟阶段,目前主要工作是理清技术上还有没有遗漏,反复实验,排查问题保安岗亭
。下一阶段的(工作)重点是风险控制。

月球种菜

在外星球打造生态环境

在人类航天活动中,植物上天已不是新鲜事。根据中科院国家空间科学中心研究员王铮介绍,上世纪40年代,美国就将玉米种子发射升空并成功回收。此后,随着航天技术的发展,植物栽培实验基本成为航天活动,尤其是宇宙空间站的标配。可以说,太空生命科学研究一直是航天研究的热门领域。

我们国家的这次探索是人类首次月面生物实验,在全世界都是领先的。谢更新教授告诉华西都市报-封面,与美国去年NASA空间站开出的外太空第一朵花不同,月面微型生态圈项目是在离地球38万公里的月球上,比离地300多公里的空间站要远得多。

空间站是一个人类可以生活的环境,植物肯定能生长。谢更新进一步解释,月球是一个无大气、无水、无生命活动,内部能源近于枯竭的死寂世界,想要在这个真空、辐射强烈、重力微弱的环境下养蚕种菜是不可能的,所以月面微型生态圈要做的,就是打造一个可供植物生长的生态环境。

月球基地

中国已经有了长期规划

45岁的谢更新,是深空中心的日常事务负责人,也是月面微型生态圈项目的总指挥。这位精干的教授在拿到湖南大学环境工程博士学位后,紧接着又去美国深造,并拿到了伯克利加州大学的博士后学位。2013年,谢更新跟随改组后的深空中心来到重庆大学,并开始研究月球就地资源利用(ISRU)的课题。

在月球上做生物实验,很容易让人联想到月球移民。不过,谢更新告诉,大面积的月球移民其实并不现实,这是一个遥远的梦想,几乎很难实现。但在月球上营造一个据点,不但可以,而且是必须要做的。中国一直在进行月球基地和火星基地的预先研究,尤其是月球基地,在本世纪就有实现的可能。谢更新表示,对于建月球基地,中国已经有了一个比较长期的规划。

月面微型生态圈作为人类首次月面生物实验,它的成果关系着人类是否能在月球工作生活的问题,还能为未来建立月球基地做准备。

全球直播

不只科学实验,也是科普

重庆大学的月面微型生态圈项目,能参与到嫦娥四号这样重大的国家航天工程中,源于2015年春天,国防科工局的一个决议。

2015年3月12日,国防科工局宣布探月工程加大向社会开放力度,准备将嫦娥四号任务打造成为开放的空间科学研究和空间应用平台,鼓励社会和公众参与。我们(深空中心)在大会小会上也呼吁,(航天)工程不能只是中国在月球上落个脚印,挂个国旗,还要做研究做探索,不能老跟随国际先进技术,还要引领国际。谢更新说。

2015年底,国防科工局联合多个部委发起了名为我心向月的月球探测载荷创意设计征集活动,拟从中挑选中国月球探测后续任务科学载荷的备选方案。重庆大学选送的月面微型生态圈最终脱颖而出,获得一等奖。

这个项目就是想探索一下(动植物)在月球上的生长过程,想验证月球表面自然光照条件下和月球的低重力、强辐射环境下,植物生长发育的情况,验证月面光合作用效果。谢更新说,除了创新性以外,这个项目在科普传播上也有突出的优势,届时,这项生物实验将通过小型照相机,向全球直播。

探访

重庆大学里的深空中心暴露了 承担了多项国家航天工程重要任务

夜雨才停,清早的迷雾重重的搭在嘉陵江两岸。过了嘉陵江石门大桥就是重庆大学老校区了。这所88岁的老高校隐在闹市区,灰旧的老楼,附着青苔的石围栏,上坡又上坡,一直往校园深处爬去。如果不是老师带路,很难想象,路边浓阴中红黄相间的一座两层旧楼,就是深空探测研究中心总部所在地。

这个低调的科研中心,随着搭载嫦娥四号的月面微型生态圈而被外界知晓,中心副主任谢更新笑言:暴露了。

一群关注天空的人

深空中心目前使用的是重庆大学机械学院制造研究所二层西侧的办公区。这里没有酷炫的控制台,没有大荧幕,一切都无异于普通高校的行政办公室。只有办公区的门口高悬着一个民族要有一些关注天空的人的名言,以及走廊上悬挂的巨大的月球与火星平面图,显示这里的特殊。

除此之外,就是谢更新的办公室里摆放的长征系列火箭模型和一个小小的月球车模型。谢更新告诉,月球车模型就是去年夏天沉眠于月球的玉兔号,我们参与了它的移动系统设计。

事实上南宁叉车市场
,近5年以来,深空中心已经参与了40多项重大的深空探测项目。除玉兔号外,目前深空中心已经自主研制出新型无人月球车移动系统,以及载人月球车PR管材管件批发
,火星探测器等工程项目。谢更新表示,我们一直致力于国家的探月工程和深空探测。

一个超级高校联盟

2013年,中国科学院院士、中国嫦娥工程总指挥兼总设计师叶培建在重庆宣讲月球车研发进展时,幽默地说:中国航天发展最应该感谢的就是外国人,因为他们什么都不卖给我们。此后,中国在探月和深空探测自主创新道路上,高校科研成为重要且不可或缺的力量。

2009年11月,教育部正式发文,依托湖南大学,联合包括北大、清华、重大在内等28所重点高校成立深空中心,时任湖南大学校长的钟志华被委任为首任深空中心主任。当时,担任湖南大学研究院副院长的谢更新也加入到了深空中心的筹建团队中。当时团队六七个人,有教授也有相关领域的研究员。谢更新说。

高校有人才以及学科交叉的优势,也有创意创新的环境。谢更新说,2013年6月深空中心进行提升重组,团队进入到了重庆大学,现在有20多人了。

一堆航天重要任务

我们也通过国家任务,在高校学科建设和人才培养方面来做些事情。2013年底,重庆大学成立航空航天学院,进一步发挥通讯、控制等传统优势学科的作用,与航天航空结合,成立了环境工程空间环境方向的一级学科。其中人工干预来营造适合生存生长环境的技术,也成为论证月面微型生态圈的理论基础,这也为明年的月球上种土豆打下了基础。

谢更新透露,现在重大不单在进行微纳光学、工业ICT方面的项目研究,还承接了发射场考核测试项目、航天传感器的研制等重要工程任务。我们花了这么多钱在重大工程上。所以,如何开展科普教育和工程宣传让民众受益,也成了中心今后的追求。

科普一下

蚕和土豆如何生存? 吸收自然光进行光合作用为蚕供氧

月面微型生态圈,其实是一个奶粉罐大小的特殊罐子,高18厘米、直径16厘米,由铝合金制成,表面贴有我国国旗以及重庆大学和研究中心的标志。整个罐子重量为3公斤,但是它的成本造价在千万元以上,单里面相机就达60万元。包括抗高低压的电池、抗辐射抗低温的镜头在内的40多个主要零部件,都体现了现今中国最尖端的技术。

那么在这个罐子里,土豆、拟南芥和蚕靠什么生存呢?谢更新告诉,月面微型生态圈其实就是在模拟动植物在地球的生存环境。装置里面会带有水和配备好的营养液,通过一定的技术让罐子里的温度保持在1℃-30℃之间,控制好里面的湿度、养分。

另外,动植物的光合作用是靠吸收月球的自然光来进行的,整个装置里面是没有灯光的,是通过罐子中的光导管吸收月球表面的自然光进行光合作用,释放的氧气供蚕卵吸收,然后蚕卵排出二氧化碳和生活垃圾提供给植物种子。

至于为何会选择马铃薯、拟南芥、蚕这三种动植物,谢更新解释说:首先从生物自身的条件,选择的植物和生物要相对能耐高温和低温,生长周期也不能很长。经过实验,这三种动植物都是比较符合条件的。另外,选择马铃薯也是为人类下一步的太空生存提供支持,目前国际上很多国家和研究机构都将马铃薯作为人类在太空生存的主要食物。蚕宝宝比较可爱,生长周期中也有破茧成蝶这一步骤饺子机
,有比较好的寓意,象征着中国在空间探索的进步创新。谢更新说。

截至目前,月面微型生态圈已经经历了几十次修改。在两年的时间里,项目能够迅速成熟完善,除了重庆大学的投入,还有深空中心联合的28所高校科研力量以及航空集团等多家单位的支持。

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