院士解答如何实现在月球种菜:可提供至少70%食物,基本满足长期生存需求

2022-09-20 14:05     新京报

中国人在月球"种菜"将成现实?院士:可提供至少70%食物,基本满足长期生存需求

近日,《院士开讲》第十六期在抖音等平台上线。中国工程院院士、人机与环境工程技术专家王浚以《航天点亮梦想》为题,回顾了我国载人航天事业的发展历程,并分享了环境控制与生命保障技术的最新进展。

王浚院士今年已87岁,是人机与环境工程领域唯一一位院士,同时也是北京航空航天大学教授。他推动了环境技术、新型无氟混合工制制冷技术、空气制冷技术以及低温技术的突破,对中国环境模拟工程的建设做出了突出贡献。

环境控制与生命保障系统简称"环控生保技术",被认为是航天员的生命"守护伞"。这项技术在中国载人航天的不断突破中发挥了关键作用。

而在《院士开讲》的演讲中,王浚院士特别提到,新一代生命保障系统有望在未来的月球科研站中发挥关键作用,基本满足人类生存所需要的水、氧气和食物,帮助航天员实现长期驻留。

月球种菜距离我们还有多远?

截止到9月20日,神舟十四乘组已在中国"天宫"空间站驻留3个半月,累计超过100天。而在今年4月,神舟十三乘组经过183天太空"出差"后回到地球,创造了中国航天员单次飞行任务太空驻留时间纪录。相比于2003年神舟五号首次载人航天任务的21小时,已经实现了质的飞跃。这离不开生命保障系统的不断升级。

生命保障系统目前共有三种类型。第一种是携带补给式生命保障系统,将航天员所需要的食物、氧气运送上天,这种技术可以满足短期太空驻留。据王浚院士介绍,航天员每天需要的能量为2800大卡,对应的物资需求是16.4公斤。

如果驻留半年,则需要3吨的物资。航天员携带一公斤的食物,对应的发射重量是其300倍,运送半年的生存物资则需要900吨的发射重量,这显然是不现实的。第二代生命保障系统应运而生。物理化学再生式生命保障系统,通过电解水产生氧气,在保证实验平台正常运行的同时,减少氧气资源和水资源的补给。

中国航天员就是借助第二代生命保障技术,实现了三人太空驻留半年的飞跃。而如果想要实现更长久的驻留,甚至是常年生存,就需要第三代生保系统,即生物再生式生命保障系统。通过人、植物、动物、微生物,形成受控生态系统,和地球生态类似。

目前,包括俄罗斯和日本在内的很多国家都进行了地面实验,探索建造这样的生态系统。王浚院士所在北京航空航天大学研制的"月宫"一号生物再生环保系统,在世界上首次实现"人-植物-动-微生物"的四生物链环人工闭合生态系统。该实验装置由刘红教授领衔研制,两组成员在闭合舱内实际生活时间长达370天,创下纪录。

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