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舱内驻留200天创世界纪录 “月宫365”实验志愿者揭秘

2018-1-28 20:01| 发布者: 站长| 查看: 1017| 评论: 0|来自: 科技日报

摘要:   26日上午,北航“月宫365”实验打破了此前由俄罗斯科研人员创造的在生物再生生命保障系统中连续驻留180天的世界纪录。
  足不出舱,他们已经率先体验了太空基地的生活。26日上午,北航“月宫365”实验举行第二次换班仪式。自去年7月9日第一次换班以来,二组4名志愿者刘光辉、伊志豪、褚正佩、王伟已在“月宫一号”实验舱中连续驻留了200天,打破了此前由俄罗斯科研人员创造的在生物再生生命保障系统中连续驻留180天的世界纪录。
  “月宫一号”的系统闭合度与运行时间也达到国际最高水平。

  月宫一号总设计师、首席科学家刘红教授介绍道,生物再生生命保障系统是人类实现在地外长期自治生存必须的关键技术,在这项技术应用到空间之前,必须进行地面演示验证实验,并通过实验,发展系统稳定运行调控技术。
  她说,“月宫365”实验的主要任务,是研究一个生物系统如何实现为不同代谢水平的乘员组提供生命保障,并保持系统稳定。为此,设舱内实验志愿者8名,分为两组,第2组的代谢水平比第1组高,设置3班。今天的这次换班,是第一组成员第二次进入实验舱,他们要在里面待到今年5月18日。
  刘红说,自实验开始的260天以来,“月宫一号”总体运行情况稳定,各仪器设备工作正常,舱内各种蔬菜粮食作物生长良好,四名志愿者各项生理指标记录准确。
  由于四名志愿者要在当日16时至18时出舱并接受医学观察,我们只能隔着舱门打招呼啦。

  不过,他们的日记详细记录了舱内生活。
  在志愿者褚正佩看来,住在舱里,像是生活在陶渊明的“桃花源”。
  早上七点钟起床,量体温、血压,称体重。洗漱完,冲杯牛奶,坐在桌边,一个馒头就一盘生菜炒梅花肉,刷着早间新闻,享受一顿美好的早餐时光。尽管感受不到阳光照到身上的温度,但走到植物舱,和满室的绿色打个招呼,感受着植物的朝气蓬勃,这一点点缺憾也就消弭殆尽了。深吸几口植物散出的精华,沉浸在这满室的绿中,伴着轻音乐,读一篇英文早餐,连时光也慢了几分。
  上午九点钟,换上工作服,带上口罩和手套,我再次来到植物舱II这块绿色宝地,打开阀门,将植物用剩的液体排出,进入处理箱,测试,补水补母液,重新打进栽培槽中。补充了新鲜养分,植物又重新充满了活力。
  十点半,拿着两个盆子走进这片专属菜园,摘几颗新鲜的叶菜,剪几颗辣椒、黄瓜,摘两大把小番茄,各自称出质量,记录在案,回到综合舱,在食材记录表上再记录一遍,就开始做午饭了。午餐时四人聚到一起,打趣畅聊,无所顾忌。
  午休后,再到我的责任田,植物舱II检查巡视一番,同时领略一下下午的田园风光,享受一番园艺的乐趣。
  四点半回到综合舱,泡一杯下午茶,看一本书,享受着慢节奏的生活。
  下午五点准备晚餐的食材,泡一份黄豆,蒸上馒头和胡萝卜,洗几颗菜和黄瓜,即可开始晚餐的制作。
  六点半,一顿精美的晚餐已经备好,摆好碗筷,四人围坐在桌前,吸溜一口热气腾腾的黄豆肉汤,夹一筷子辣椒炒肉,咬一口松软的馒头,抬头看看笔记本电脑播着《深海利剑》,不时的与同伴探讨几句,一顿丰盛的晚餐就在这种温馨的氛围中进行着……
  晚上八点,回到属于自己的小卧室中,小小的书桌上放着笔记本电脑和几本书,打开笔记本,浏览下网站,看看文献,整理几句心得。
  待到九点半,叫上志愿者王伟一起到我们的领地,在过道铺上瑜伽毯,练半个小时的瑜伽,洗去一天的疲乏。
  十点半,洗漱完,检查一下监控界面,再量一下体温和血压,回到小卧室,填写一天工作起居表,写几句感想,合上册子,熄灯睡觉。
  没错,这就是志愿者们每天丰富多彩的日常。他们不能在实验期间的任何一天睡一个懒觉。志愿者们作为实验操作者又作为实验对象,需要对自身取样,从头发丝、鼻腔、唾液、指甲到尿液粪便,还要定期完成心理上和生理上的测量,每个人都是强大的数据库,从内到外都是数据基础。作为实验对象要做的,就是保持最佳的身体状态,呈现最真实的自己。很多事情要重复做几百次。
  总结下来,舱内的24小时主要分为科研、日常工作和生活三部分。
  科研部分,他们一周要填3次问卷(每次两个),取样三次(唾液/尿/便);150天中,再加上其它的问卷,总量至少填130份。
  体重、体温、血压与血氧饱和度等健康指标是每天测量的,除体重外,都是早晚各测一次且准确记录在册,150天共计测300次。
植物与水取样,150天至少21次。
  工作部分,例如,根据植物栽培制度(按照一定时间间隔分批种植),每隔几天就要重复一次。如小麦,每周就要收获3次(每次2㎡小麦的收割、剪穗和播种);150天中,重复“收割、剪穗和播种”这一流程64次。
  其他的工作亦是如此,如舰长刘光辉每天都要处理尿液,150天重复150次;健康管理员王伟每周要对志愿者健康取样所用耗材分装成袋且写上编号,150天中重复这一流程63次;舱Ⅱ负责人褚正佩每天都要循环营养液,150天重复150次。
  生活上, 每天都是一样的流程,吃饭、娱乐、自由时间、休息。没有广阔的空间活动,没有足够多项目娱乐,每天见到的都是一样的人。四个人的生活又是有趣的,生活在“同一屋檐下”,一块劳作,一起吃饭,相互拍照,如同四个“亲兄妹”。
  长时间的形影不离,谈话内容再丰富,也会不自觉地重复一些。有时一个笑话被说了3遍,最后大家笑的不是笑话而是这个重复。好多次对话,说了几句才发现刚刚讲过,然后大家又哈哈大笑了。
  第二阶段还进行了遮窗实验。“月宫365”计划目前已完成为期6周的遮窗实验,4名志愿者完成两阶段遮窗实验:3周无自然光无外部景观实验,3周有自然光无外部景观实验。在此期间,他们的新陈代谢、激素水平、睡眠、心率、体温、情绪、行为等各项生理和心理数据被记录下来。本次全密闭实验开展了肠道菌群、昼夜节律、园艺疗法、情绪与行为等系列研究,获取了大量生理和心理健康数据。
  此前曾完成第一阶段为期60天实验的1组志愿者刘慧、刘佃磊、胡静斐、高寒在国旗下宣誓,并在现场全体人员的共同祝福下再次进入实验舱内,将完成第三阶段为期105天的实验。

  按照实验规划,在接下来为期105天的第三阶段实验中,志愿者除日常工作之外,还需要针对各种突发故障进行研究,以进一步测试“月宫一号”的耐冲击性,深挖其发展潜力。

  刘红教授透露,此次“月宫365”实验结束后,将积极争取我国月球/火星探测器的搭载机会和资源,在月面/火星表面开展小型生物再生生命保障系统试验,通过与地面平行试验的对比分析,获得地面大型系统模拟结果的矫正参数,为未来将地面大型有人生物再生生命保障系统实验研究获得的设计运行参数应用于月球/火星奠定基础。
链接:
  “月宫一号”是北航刘红教授团队发明的空间基地生物再生生命保障系统地基综合实验装置,是世界上第一个成功的四生物链环的人工闭合生态系统(人-植物-动物-微生物),系统的闭合度和稳定性高于之前的俄罗斯和美国的同类系统,而此前俄罗斯和美国的系统均为人-植物的两生物链环系统。此前国际上此类系统实验持续时间最长的是俄罗斯的BIOS-3的180天实验。
  “月宫一号”一期系统于2014年5月20日完成了我国首次长期多人高闭合度集成实验(3人105天),系统闭合度达到97%,人所需的氧气和水100%在系统内循环再生,循环再生了55%的食物。“月宫一号”一期2个舱室的总面积100平米,总体积300立方米,植物种植面积69平米。
  2016年“月宫一号”完成了升级和扩建,共有3个舱室,总面积150平米,总体积500立方米,植物种植面积120平米。此系统正在开展“月宫365”实验,系统的闭合度和食物再生度将进一步提高。

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