4人，驻留人数最多；180天，持续时间最长；极少外界供给，闭合循环程度更高——这是我国首次公开招募志愿者参与航天实验项目。

    通过氧气和水的100%循环，构建一个由植物、动物、微生物组成的人工生态系统。这将会面临哪些挑战呢？

    180天你想过这样生活吗？在完全封闭的模拟太空舱中，不能得到外界补给，通过氧气和水的100%循环，构建一个由植物、动物、微生物组成的人工生态系统。这不是科幻电影，而是即将降临在你身上的真实生活。

    8月3日，由太空科技南方研究院发起，深圳市政府和中国航天员科研训练中心携手合作的《绿航星际·“太空生存”挑战180天》项目志愿者招募选拔活动正式上线。这次活动的全称为“4人180天受控生态生保系统集成实验”，是我国航天试验项目首次对社会大众进行公开招募。项目上线后5个小时内报名人数突破千人，引起社会和公众的广泛关注。

    为登陆火星做准备？

    24小时，这是我们地球人的一天。但是，如果按照火星时间生活，你能适应吗?

    项目发起方太空科技南方研究院副院长、中国载人航天工程航天员系统副总设计师李莹辉在接受媒体采访时介绍，志愿者在太空舱内的生活作息依旧是白天工作晚上休息。但是，实验设定了一段时间将按照火星的昼夜节律运行。地球1天为24小时，火星1天则是24小时37分22.6秒。李莹辉介绍道，按照火星的昼夜节律来安排作息，是为将来的火星探测打基础。

    自1969年7月人类完成首次登月以来，世界各国探索和征服外太空的脚步从未停歇。宇航员要想离开地球，在遥远的太空中生存，自然离不开氧气、水和食物，很长时间以来这些物质只能一次性携带充足，不能再生。然而，人类在不远的未来，将会进行更长时间、更远距离的太空探索，例如构建月球、火星基地等。由于路途遥远，食物完全通过携带储存供给，或进行地面定期补给将变得十分昂贵且很难实现。因此，仅仅依靠携带或物理化学再生方式满足生命保障需求，载人深空探索几乎不可能实现。目前的解决办法是依靠“生物再生”的方式，在月球、火星基地，或是飞向火星的飞船中，构建一个类似地球生物圈的小型生态系统。科学家们把这样一个小型生态系统称为“生物再生生命保障系统”。

    据介绍，此次实验启动目的在于掌握深空探测与星际驻留任务中生命保障与健康维护的核心技术，发展适合多乘员长时间驻留的高物质闭合度、运行高效、系统可靠的生命保障体系新方法、新技术。

    其实，早在2012年12月，中国航天员科研训练中心在逐步突破单项关键技术的基础上，开展了我国首次2人30天受控生保系统集成技术实验研究，初步掌握了密闭生态系统中大气和水等物质流的动态平衡调控技术，在我国受控生态生保技术发展史上有着重要意义。2014年5月，“月宫一号”成功完成了我国首次长期高闭合度集成实验，密闭实验持续了105天。

    密闭生态生保系统，以建立人在太空生存环境为目标，为保障航天员安全、高效工作提供生存与工作环境，以最小的物质和能量代价实现人与环境的物质能量转换。

    “整个密闭生态生保系统，包括植物的生长、氧气的再生、废水的利用等技术。”中国载人航天工程办公室副主任杨利伟在项目启动仪式上表示，目前是以突破航天技术来做，项目完成之后，将来可把这些低碳技术转化为民用。“将这个实验放在深圳进行，将来推广更多的航天技术民用化，让更多老百姓受益。”

    密闭生态系统自我循环靠什么？

    维持人类健康生活离不开氧气和水。在太空环境中志愿者如何生活长达180天呢？

    据了解，该实验平台由四个植物舱、两个乘员舱、一个生保舱和一个资源舱组成，占地面积370平万米，总容积1049立方米，是目前我国最大的空间生命保障系统集成实验装置。植物舱

    将用于植物和微藻培养，为乘员提供所需的食物、氧气和水来源，并吸收乘员或废物降解等产生的二氧化碳。生保舱为乘员提供生命保障所需的食物、氧气和净水;乘员舱用于乘员的睡眠、办公、实验、学习、餐饮支持、体育锻炼、娱乐、医监医保、语音通话等;资源舱则用于循环处理系统产生的废物和废水。

    据李莹辉介绍，目前的太空生存实验，主要解决辐射、磁场、密闭环境三大问题。此次实验，解决的是密闭环境的问题。这套生保系统，达到了100%的闭合度。通过水处理、绿色植物和微生物的利用三个方面共同达到闭合循环的目的。

    “水处理方面，我们设置了一个植物净化系统，通过再生水以及饮用水的回收再利用，满足受试者的喝水、生活用水比如洗澡的需求。水处理有两个系统，一个是生活用水系统，一个是保证人饮用水的系统，它们在处理的级别以及处理方式上会有不同。因为饮用水方面的要求更高，而实验的水处理饮用标准都是满足国家标准的。”李莹辉透露，受试者的尿液循环作为生活用水使用，不作为饮用水。

    这套密闭的微生态循环系统中，绿色植物则承担了主要节点的重任。光合作用下，绿色植物是氧气的主要制造者和CO2的消耗者,对保持氧和CO2的平衡有重要作用。同时，它能阻挡、过滤和吸收有害气体，起到净化空气的作用。植物还是水净化的功臣，根系吸收和叶片蒸腾参与系统的水循环。

    微生物则担负着下游的收尾工作，降解植物不可食用部分、乘员排泄物和生活废水等，使它们再生为植物提供水分和养料，为动物提供部分食品，使食物再生循环。

    在实验舱生活会无聊吗？

    项目上线后5个小时内报名人数突破千人，80后报名比例多达51%、90后报名比例达36%，男性报名者接近90%，远超女性。笔者采访了几位网友，发现大家的看法有期待也有疑虑。

    24岁的吴京泽激动地说：“我是一个科技迷，特别希望能够参与该项目，为梦想迈进一步，为未来人类的生存和发展付出自己的一份力量。”

    也有网友表示，“很期待，但是担心吃的不好又无聊”，“不能上网，不能正常作息好好睡觉，就退缩了。”重重顾虑之下，太空舱里的生活究竟是怎样的呢？

    据介绍，舱内不仅种植小麦、马铃薯、甘薯、大豆、花生以及蔬菜作物，还种植草莓、樱桃、番茄等水果作物和一些功能植物，以此保证密封舱内人员得到稳定的生鲜食品供应。

    为了让受试者在180天的时间里过得更加充实，科学家还设计了一整套完整的锻炼系统。在太空舱内设置了锻炼设备，有跑步台、拉力带，志愿者甚至可以在太空舱内打太极。

    据介绍，打太极项目属于传统医学干预研究的内容。通过系统的太极拳锻炼，改善密闭环境中受试者的情绪状态，为制定长期密闭环境中的锻炼方案提供基础。

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    连线专家

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    人工生态系统关键要维持平衡

    说起人造封闭生态系统，就不能不提生物圈2号。

    生物圈2号是美国建于亚利桑那州图森市以北沙漠中的一座微型人工生态循环系统，因把地球本身称作生物圈1号而得此名。它是爱德华·P·巴斯及其他人员历时八年主持建造的人造封闭生态系统，几乎完全密封，占地12000平方米，耗资1.5亿美元。生物圈2号有5个野生生物群落（热带雨林、热带草原、海洋、沼泽、沙漠）和两个人工生物群落（集约农业区和居住区）。它们以地球北回归线和南回归线间的生态系统为样板，圈内共有约4000个物种，其中动植物约3000种，微生物约1000种。由于大气成分发生变化，内部气候没有调节好，粮食歉收等原因导致实验失败。

    北京大学航空航天工程系副主任、博士生导师史一蓬接受本报记者采访时说：“生物圈2号失败的原因在于过程过于复杂，环节太多至于循环混乱，最终导致人工生态系统的平衡被打破，光合作用产生的氧气不足以供给，一夜崩溃。”

    原来，设计者虽然在生物圈2号内模拟了多种生态系统，但引进的生物却主要是生产者，动物、真菌和细菌的种类和数量都较少。传粉的昆虫死去了，有些植物就只开花不结果了。由于动物的种类和数量减少了，植物很少被动物取食，加之缺少细菌和真菌的分解，导致枯枝落叶大量堆积，物质循环不能正常进行。

    史一蓬说：“模拟的生态系统毕竟不是自然的生态系统，其中的生态系统各个组成部分简单、生物种类少，食物链的复杂程度比农田生态系统差，需要人为调节而不是自然调节。因此，模拟的生态系统稳定性比农田生态系统要差得多。”

    对于绿航星际实验，他建议：“绿色植物不能过多，否则二氧化碳和肥力不足；动物饲养不能过多，否则氧气消耗会增加；科学家要维持气候、大气成分、生物种类和数量平衡，创造适合生命生存的环境。”

    他指出，把更多的精力投入到人工光合作用的研究工作上，这才能从根本上解决人类在载人航天的科学探索中的紧要问题。