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绿航星际-4人180天受控生态生保系统集成试验:6月17日正式入舱封闭试验,将于12月13日出舱

《走近科学》 20161103 太空生存(下)

http://tv.cctv.com/2016/11/03/VIDENLIFElNqaaiznRCIgZ9n161103.shtml

《走近科学》 20161102 太空生存(上)

http://tv.cctv.com/2016/11/02/VIDE5c9FIEJ3It2JTpJvmIiX161102.shtml

https://www.youtube.com/watch?v=sSYQFImbhfA


志愿者辛勤耕耘 太空喜获“秋收”

军报记者 2016-09-20 15:02:59 

        由中国航天员科研训练中心和深圳太空科技南方研究院主导,16个国内外机构共同参与的“绿航星际”试验,自6月17日正式启动,至今已完成了90天中期计划,各项科学试验进展顺利。

       “绿航星际”试验是我国首次主导、多国参与的“人与环境”领域大型国际试验。该试验在370平米的密闭循环舱内展开,持续180天,其间,4名参试志愿者生存所需的氧气、水及大部分食物,都将依靠舱内复杂系统自给自足。试验积累数据将为我国未来长期太空飞行甚至星际驻留,打下重要的科学基础。

  截至9月14日,“绿航星际”试验载人运行满90天。4名志愿者在医监医保、心理支持、体育锻炼等保障分系统的支持下,克服了密闭环境带来的身心挑战,保持了良好的执行任务能力;试验舱内的25种作物正常生长,一些粮食、油料、蔬菜和水果已经相继成熟,被志愿者分批次收获,试验达到中期的预定目标。

首次引入“火星时”  体验节律变化

        “绿航星际”试验从正式开始的一刻,整个舱体就密闭起来,4名参试人员,虽然是经过层层选拔和培训,甚至有的就是从事航天员训练的专业人员,但是,在长期的密闭环境中,来自心理和生理的极限挑战还是外界难以想象的。试验首次引入了“火星时”的特别安排, “火星时”是怎么回事,又会给参试人员带来哪些挑战?

  克服心理障碍是试验成功的关键。北京时间9月13日 晚上7点,火星时间早上6点半,宇航员在太空舱的一天开始了。按照既定安排,参试人员一同吃过早饭就各自展开工作,这是他们进入火星时的第19天。对于“绿航星际”试验来说,两个难点最为关键,一方面是受控生态技术本身,另一方面就是人的身心健康问题。

  试验负责人、航天员中心副总设计师李莹辉介绍,从设计的角度来说,有人为的来设计一些自己的挑战,比如说火星时的设计,这个实验里面我们既期待着人能够暴露更多的在适应过程中的一些生理的问题,同时呢我们要还从另一个角度来说更好地维持他的健康。

24小时40分钟的“火星太阳日”

火星绕太阳公转的周期为24.66小时,也就是说,火星上的一天为24小时40分钟左右。而大多数地球生物包括人类的生理与行为调控机制均在24小时“明-暗交替”的环境中,表现出内在的接近24小时的节律性。正式试验进行至71天,也就是地球时的北京时间8月26日22:30,舱内时间进入火星时,预计持续36天,到10月2日22:30,结束火星时重新进入地球时。火星日每天比地球日长40分钟,会导致人体生理指标的紊乱,包括内分泌改变以及情绪变化,发生失误与事故的数量、医学问题的风险增加,为此,科学家们严格遵守科学设置工作,并展开心理干预。

试验负责人、航天员中心副总设计师李莹辉介绍,科学家门在《协同手册》里面专门插了一些画,比如说有的画可以让志愿者一边种着食物一边脑子在幻想,通过他的辛勤劳动这些植物都能变成他的美味,既缓解他的一些心理压力,又能让他更好地照料植物。另外,在手册面里面科学家们还做了一些插画,来应对火星时的这些单调枯燥和这个时间节律对人的一些影响。

首次将“火星时”引入太空舱试验

试验负责人、航天员中心副总设计师李莹辉介绍,“火星时”试验计划是整个试验设计中的特别安排,期待人类能够面对可能在星际驻留当中的挑战。放在实验中期进行,目的是前后对照,可以更好地从实验的角度去分析数据获得更多的信息量,同时也可以相对减小参试人员的压力。

也就是说,每天延长四十分钟,如果从早上七点钟开始的话,那么经过十天以后,它就延迟了四百分钟。这样一来,对“宇航员”来说,他的节律是要应对这样不同的一个[A1][A2][A3]变化。睡眠会对“宇航员”的情绪和一些生化指标产生影响。科学家期待,从这里面发现人对于环境最大的适应能力。

    为了调节“宇航员”身心健康,“星际绿航”试验将太极拳纳入了锻炼项目。每周练习3-4次太极拳,时间为晚饭前后,根据需要志愿者自主选择。

志愿者打印3D月饼 欢度别样中秋

    最近几天,4名志愿者中的唯一一位女志愿者仝飞舟就在练习制作3D打印月饼,为这个难忘的“太空”中秋节做起准备。进入火星日,4名志愿者屏蔽了地球日的计时装置。

    这是9月13号的舱内画面,仝飞舟先将特制面粉和水分别注入3D打印机,轻轻一按,月饼就开始制作了。与一般的食物3D打印机不同,这款3D打印机可以通过温度控制,在原材料出口进行多次加热,也就是说,打出来的月饼是热的。不过经过几次尝试,进展似乎不怎么顺利,月饼形状总是不能令她满意。但是打印失败的月饼废料并不会被扔掉,因为它们也是美味佳肴。据介绍,在月饼打印的同时,面粉的香气能够扩散,打印过程只需要十分钟。

    科研人员介绍,“假如你想在太空生活得更加自如,那么就应该能在飞行过程中设计制造所需的东西,这就是太空3D打印机产生的初衷所在”。也就是说,3D打印先进技术的意义在于,未来可以为嘴馋时的宇航员打印各种美食,节约大量空间和食物补给。

太空喜获“秋收”

震落了清晨满披着的露珠,伐木声丁丁地飘出幽谷。

放下饱食过稻香的镰刀, 用背篓来装竹篱间肥硕的瓜果。

在绿航星际180天密闭试验舱里,没有一望无际的原野,也没有连绵充裕的自然光照;没有四季的分明,也没有和煦的微风。

4名志愿者依靠着种植面积195.36平方米的植物舱和人工光照,播种、洒水、松土,同样精心耕种着自己的“土地”,如今已经结出累累硕果,收获着属于自己的喜悦。这些志愿者的亲身实践,正在为人类未来太空种植积累宝贵的经验。

作为飞船或者外星基地密闭生态系统的核心组成部分,高等植物的选择必须要慎之又慎。

有关科研人员介绍,事实上,他们有自己的选拔标准:入选的植物必须能很好地在太空环境下提供碳水化合物、脂肪、蛋白质、维生素和矿物元素,又要能高效的参与水、气循环。

    粮食类作物。粮食类作物中的碳水化合物是人体热量的主要来源,也是未来星际旅行必须要准备的植物。这次180天试验的植物舱内种植的主要粮食作物之一就是小麦。这些小麦分批次栽培,既保障了连续不断的食物供给,也能保障氧气的稳定供给。?

    油料作物。舱内种植的大豆、花生两种油料作物不仅可以为舱内的志愿者提供人体必需的营养元素——脂肪,豆类中富含的植物蛋白也是人体所需蛋白质的一个重要来源。

    蔬菜类作物。舱内种植的蔬菜种类丰富,包含16种叶菜(生菜、油麦菜、苋菜、天葵、空心菜等等)、根菜(胡萝卜和小萝卜)和果菜(黄瓜和青椒),口味多样,可以完全满足舱内4名志愿者每日新鲜蔬果的需求,为他们提供人体所需的各种维生素和纤维素。

    水果类作物。为了更好的满足舱内志愿者的营养需求,舱内还种植了草莓和樱桃番茄2种水果,一直在持续收获中。舱内种植的草莓和樱桃番茄酸甜适口,是舱内志愿者食谱中的一项重要调剂。

    功能性植物。除了一些常规作物以外,舱内还种植了2种功能性植物铁皮石斛和辣木,来更好的丰富志愿者的食谱,并提供一定的食疗保健作用。铁皮石斛作为一味中药,具有增强机体免疫力等功效;而辣木的鲜叶作为蔬菜食用,富含蛋白质及矿物质,营养价值高,口味独特,深受舱内志愿者好评。

后半程将加入“鱼菜共生”生态系统

观看舱内画面,记者看到,除了做3D月饼,中秋节当晚,几名志愿者还制作了一顿团圆餐。取材则主要来自舱内种植的25种粮食蔬菜水果,这些植物保证了几个人70%的膳食供应。肉类和动物蛋白则依靠外界补给的航天食品。据介绍,在试验的后半程,志愿者的伙食供应结构将有所改善。

试验负责人、航天员中心副总设计师李莹辉介绍,后半程,他们可能在系统的丰富性上更加完善,包括鱼菜共生的介入。现在第一批仓内的有机肥料已经出来了(有机肥和模拟的火星土壤和月球土壤),这样以来模拟原类资源利用的项目都会上。

(朱霄雄  军报记者邹维荣)


http://tv.cctv.com/2016/06/16/VIDEHdcPkoRfQdPcVF8sGwqu160616.shtml


龙岗区坪地街道举行“致敬航天人”绿航星际试验慰问演出

       2016年6月3日晚上,坪地街道“致敬航天人”绿航星际试验慰问演出活动在深圳国际低碳城会展中心举行,在太空科技南方研究院“绿航星际4人180天”大型国际试验前夕,为试验团队加油助威。

       中国载人航天工程原副总设计师、绿航星际实验技术顾问沈力平,英雄航天员、中国航天员大队航天员张晓光、坪地街道党工委书记、办事处主任钟春平出席了本次活动。

       “绿航星际”试验于2015年10月在太空科技南方研究院启动以来,历经了集成平台联合调试、植物培养预试验、4人5天载人试验、4人10天载人试验、拟人试验等阶段,接下来将进行志愿者进舱、火星节律研究、志愿者出舱、试验总结等阶段。


         2016年5月4日至9日,由德国柏林夏洛特医科大学生理系主任、柏林航天与极端环境医学中心主任汉斯·克里斯蒂安·贡嘎教授带领的团队,对“绿航星际”试验主、备份乘组志愿者进行了“人体核心体温生物节律与抗氧化水平研究”参试医学项目相关实验设备的培训与考核工作。

         2016年5月9日至12日,由法国空间研究中心生命科学部主管吉耶梅特·戈克兰·科赫女士带领的法国医学机构专家、教授团队,在研究院完成了“长期密闭环境中心血管功能适应及其与代谢和行为的关系研究”、“长期密闭环境中心血管自主神经与节律动态调节功能研究”、“长期密闭环境中乘员脊椎障碍研究”等参试医学项目的基础数据采集工作。


2016.04.22“绿航星际”4人10天载人试验圆满成功

深圳特区报讯(记者 肖雄鹏 邸继勇)昨日,由深圳市太空科技南方研究院主导的“绿航星际”第三阶段联调4人10天载人试验取得圆满成功。

昨日上午10时,试验平台的舱门缓缓打开,深圳市原副市长唐杰作为体验者,与其他志愿者一起依次走出。记者看到他们精神饱满。志愿者表示,在舱内感觉良好,生活充实有序,各项实验进展顺利。


“绿航星际”试验8名主份与备份乘组志愿者


4名志愿者要“与世隔绝”180天  模仿往返火星等过程,为未来人类火星、月球生活“打前站”

易芬

        深圳晚报讯 (记者 易芬) 2016年1月20日,在位于龙岗坪地的深圳国际低碳城的太空科技南方研究院大楼里,由6个超大“大盒子”拼成的太空舱已经建设完成,春节后将迎来首次实验——绿航星际4人180天受控生态生保系统集成实验。

       春节后,3男1女共计4位志愿者(非航天员)将进入这6个“大盒子”连成的密闭空间里,一起度过“与世隔绝”的180天,进行各类高精尖的实验,模仿往返火星、模拟月球和火星基地进驻过程,为未来人类的火星、月球生活“打前站”。

       当天,太空科技南方研究院负责人详细解释这个模拟除失重之外的太空状态的太空舱的“内部秘密”。太空舱的6个“大盒子”分为低压植物舱1、植物舱、资源舱、生保舱、乘员舱、植物舱2,最高的乘员舱有8.2米,三层楼高,最低的也有3.6米。

         植物舱主要有粮食、油料、蔬菜、水果等多种作物,栽培容积达到674立方米,可以提供食物、氧气和水,其生产能力能够满足6名乘员的食物、氧气和水供应。资源舱将有固体废物资源化、废水净化、废气净化各类系统,处理和循环利用植物不可以使用部分、粪便、卫生废水和尿液。生保舱有粮食加工与储存系统、生活用水供应系统、大气净化系统等。180立方米的乘员舱则按照“九宫格”设计,有睡眠区、办公和学习区、餐饮区、体育锻炼和医监医保区。

         这名负责人表示,现今4位志愿者已经选定,正在培训,春节后将启动该实验,具体时间暂时未确定。在180天里,4位志愿者将充分应用自己在医学、植物学、工程学方面的知识和经验,按实际情况进行医学实验、空间站验证项目、环境控制项目共计20多项实验。

        据悉,具备这样大型实验的国家,目前只有美国和俄罗斯能与中国比肩。这次180天的实验成果将对中国人前往火星、居住到月球上和火星上提供指导性意义。


马兴瑞会见英雄航天员

肖意 綦伟

          深圳特区报讯(记者 肖意 綦伟)18日上午,省委副书记、市委书记马兴瑞会见中国航天员科研训练中心主任邓一兵、航天英雄翟志刚和英雄航天员景海鹏一行。马兴瑞表示,市委市政府将全力支持太空科技南方中心、太空科技南方研究院建设和研究工作,积极推动航天技术成果转化,为航天事业发展作出特区应有贡献。

         目前,太空科技南方研究院实验楼改造和密闭生态循环系统试验平台建设基本完成,即将开展“绿航星际——4人180天受控生态生保系统集成试验”。

        在深期间,景海鹏还走进龙岗区中小学,开展航天科普知识讲座。市领导徐安良,中国航天员科研训练中心副主任李庆龙等参加会见


“绿航星际-4人180天受控生态生保系统集成试验”进入招募复选阶段30名志愿者接受航天员专业体检

          本报讯 (深圳侨报记者 郑俊生 通讯员 孙万盛) 由深圳市太空科技南方研究院负责操作的“绿航星际-4人180天受控生态生保系统集成试验”,目前正在进行志愿者招募复选阶段。近日,进入复选的30名志愿者,在龙岗中心医院接受严格的航天员专业体检。

          据悉,“绿航星际-4人180天受控生态生保系统集成试验”是由我国主导,多国参与的大型人与环境综合试验,它将探索构建密闭环境人工生态系统的新技术新方法,研究长期密闭环境中人的生理学、心理学和行为学等特征规律,为开展载人航天深空探测、和平利用太空、拓展人类地球外生存空间提供技术储备。

         此次志愿者招募活动,由深圳市太空科技南方研究院发起网络报名,受到社会各界的广泛关注,这也是我国航天试验项目首次对社会大众公开招募。志愿者年龄范围为22-45岁,须是身体健康并有兴趣参与航天试验研究的中国公民。

         最终入选的志愿者将经历定选训练、预试验、志愿者进舱、模拟外星居留、志愿者出舱、试验总结等几个阶段。并在项目中参与农作物培育、科学试验、设备操作维护等工作。

         来自厦门某公司的生物科研助理陈小峰,报名参与了此次试验。经过两轮选拔,他进入到了目前的招募复选阶段。“能够走到这一选拔阶段真的很幸运。希望最终能够参加试验项目,为国家航天事业出一把力。”陈小峰表示,为了能够参与到这个项目中,他不仅在工作之余广泛涉猎相关的航天知识,同时还在加强身体锻炼,并积极调整饮食结构。“虽然体能不是个人的优势,但是希望利用自己在生物学方面的专业优势,能够让我参与到这个项目中去。希望以最佳的状态迎接这样一次难得的机遇。”



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。



      2015年8月3日,由太空科技南方研究院发起的《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。

报名入口:http://tech.sina.com.cn/d/lhxj.html

2015年6月17日,绿航星际 4人180天受控生态生保系统集成试验在太空科技南方研究院举行启动仪式。

      广东省委副书记、深圳市委书记马兴瑞,深圳市长许勤,中国载人航天工程办公室副主任杨利伟,深圳市委常委、常务副市长张虎,市委常委、龙岗区委书记杨洪,原副市长唐杰等领导与嘉宾参加发布启动仪式。

       该项目由太空科技南方研究院,深圳市政府和中国航天员科研训练中心携手合作。该试验是以太空科技南方研究院为主导,以中国航天员科研训练中心为技术主体,联合法国空间研究中心、德国宇航中心、中国科学院生态环境研究中心、哈尔滨工业大学、深圳华大基因研究院等国内外相关机构,共同启动开展的大型国际合作试验。试验共设置参试项目28个,其中国外参试项目8个,国内参试项目20个。参试国家4个,国外参试单位8个,国内参试单位17个。

这是目前我国持续时间最长、驻留人数最多的一次试验,4名参试志愿者将向社会公开招募。

  2014年9月,深圳市太空科技南方研究院揭牌成立。该院是面向中国载人航天工程需求,开展前沿技术预研和关键技术攻关,推进深圳航空航天新兴产业发展和航天技术成果转化的重要创新平台。

  该试验项目相关负责人介绍,去年起,该研究院在深圳市政府的支持下,投资4200万元,历时一年研制建设了受控生态生保系统集成试验平台。该试验平台由6个舱体组成,包括四个植物舱、两个乘员舱、一个生保舱和一个资源舱组成,占地面积370m2,总容积1049m3,其中植物栽培总面积260m2,是目前我国最大的空间生命保障系统集成试验装置,具备开展多人长期受控生态生保系统集成试验研究能力。


地面太空舱建造时间表

10月  正式启动

8月,有望完成平台研制。

7月,各系统将完成综合联调,整体具备验收条件。

6月,舱体外观进场施工,部分子系统开始调试并具备验收条件。

4月,舱体完成施工。

2月,舱体外观、供配电与信息系统、乘员生活保障系统完成技术设计,真空系统、生活用水供应系统完成方案及技术设计。


  维持人类健康生活离不开氧气和水。在太空环境中宇航员如何生活长达180天?目前,科学家的共识是必须依靠一套空间生物再生生命保障系统(BLSS),国内也称之为受控生态生命保障系统(CELSS)。这也是此次4人180天试验的生命保障系统。

  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介绍,目前的太空生存试验,主要解决辐射、磁场、密闭环境三大问题。此次试验,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。李莹辉介绍,其中,70%的植物自产自足,30%是准备好的食物。植物中包括小麦。马兴瑞在听副总工程师李莹辉介绍时,询问了许多细节,其中包括“受试者在舱内遇到紧急情况,是否有紧急预案”,马兴瑞要求项目组研究人员,要确保受试者在舱内的生命安全,完善各种紧急预案。


  水处理有两套系统

  人类在星际驻留面临诸多挑战,密闭环境中的挑战来自两方面。首先是物质闭合度不高,其次是长期运行可靠性低。物质闭合度不高,食物生产能力受限,废物废水循环率低。而功能部件长期运行不够稳定,整体构架缺乏有机融合,将导致长期运行可靠性低。

  深空探测生命保障的根本途径,是受控生态生保系统。该系统以生物再生技术为特质,有机融合非再生和物化再生技术,以物质闭环、运行高效、系统可靠为目标,通过各功能单元的协同匹配,满足深空探测与星际驻留任务中人类安全适宜生活需求的环境控制与生命保障系统。

  再生保障功能,包括物化再生与生物再生。乘员的食物和水、氧气大部分由此获得。电解制氧,二氧化碳去除,微量气体净化,水处理,尿处理。

  生物再生方面,让高等植物、微藻单元、微生物单元、动物单元再生。这套密闭的微生态循环系统中,绿色植物承担了主要节点的重任。光合作用下,绿色植物提供食物和氧气,又将二氧化碳和其他废物“变废为宝”,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。

  水处理方面,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,而试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。


 打太极改善受试者情绪状态

  为了让受试者在180天的时间里过得更加充实,科学家们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。

  为何选择中国特色的太极拳?工作人员介绍,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,并长期性地维持其情绪调控能力,同时手机掌握相关脑电、生理和心理测量学评估指标,为制定长期密闭环境中的锻炼方案提供基础。打太极项目属于传统医学干预研究的内容。

  志愿者在太空舱内的生活习惯,也是白天工作晚上休息。但是,试验设定了一段时间,按照火星的昼夜节律运行。地球1天等于24小时,火星1天等于24小时37分22.6秒。李莹辉说,按照火星的昼夜节律来安排作息,为将来的火星探测打基础。


  以2人30天受控生保系统试验为基础

  为了探索太空,我国已完成2人30天受控生保系统集成技术试验研究。工作人员介绍,中国首次载人受控生态生保集成试验,由中国航天员科研训练中心实施。

  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,2012年12月开展了我国首次2人30天受控生保系统集成技术试验研究,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具有重要意义。

  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。科学家认为,面对深邃太空和未知星球,开展长时间、远距离和多乘员的载人深空探测和地外星球驻留,是未来航天技术发展的必然方向,建立受控生态生保系统是解决生命保障问题的根本途径。

  没有环控生保,航天员在太空就无法生存。环境控制与生命保障系统,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。

  试验将以多学科交叉的受控生态生保理论与技术为基础,融合物化再生式生保技术与生物再生式生保技术,探索构建密闭环境的人工生态系统的新技术、新方法,揭示长期密闭环境中人的表观遗传学、心理学和行为学等特征规律,为开展载人航天深空探测、和平利用太空、拓展人类地外生存空间提供技术储备,为人类星际旅行和地外居住创造保障条件。

  此次试验启动,将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。发展高物质闭合度的生物再生生保技术。探索长期密闭环境下人与环境之间相互作用的规律。建立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。

       绿航星际试验探索构建密闭环境的人工生态系统的新技术,揭示长期密闭环境中人的表观遗传学、心理学和行为学等特征规律,为开展载人航天探测、和平利用太空提供技术储备,为人类星际旅行和地外居住创造保障条件。试验计划历时8~10个月。

http://news.oeeee.com/html/201506/18/268641.html

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