科普載荷“月面微型生態(tài)圈”初樣

電影《火星救援》描述了主人公試圖在火星上種植土豆的情節(jié)?，F(xiàn)在，這一愿景有望被中國(guó)率先完成了。2018年，科普載荷“月面微型生態(tài)圈”將作為一位特殊的乘客搭乘嫦娥四號(hào)登陸月球表面，里面將放置馬鈴薯種子、擬南芥種子、蠶卵。兩種植物將在100天的實(shí)驗(yàn)期限內(nèi)生根發(fā)芽，開出月球表面的第一朵花。而蠶也將完成蟲卵孵化、幼蟲生長(zhǎng)發(fā)育和破繭成蝶的完整生命周期。

北京青年報(bào)記者了解到，“月面微型生態(tài)圈”總設(shè)計(jì)師謝更新教授介紹，2018年年底科普載荷將“搭乘”嫦娥四號(hào)登上月球，實(shí)現(xiàn)人類首次在月球表面開展生物學(xué)實(shí)驗(yàn)。這項(xiàng)生物實(shí)驗(yàn)將通過(guò)小型照相機(jī)，向全球直播。

6月18日，“月面微型生態(tài)圈”總設(shè)計(jì)師謝更新接受北京青年報(bào)記者的采訪，詳細(xì)介紹了月球上種植馬鈴薯等這一生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)想和過(guò)程。在謝更新看來(lái)，這次實(shí)驗(yàn)雖然需要克服諸多困難，但意義深遠(yuǎn)，它將成為人類首次月面生物實(shí)驗(yàn)，對(duì)人類未來(lái)在地外星球生存具有重大意義。

人類首次月球表面生物實(shí)驗(yàn)

北青報(bào)：當(dāng)初為什么會(huì)有這樣的實(shí)驗(yàn)設(shè)想？

謝更新：其實(shí)在其他星球上種植生物是很多國(guó)家都在研究的領(lǐng)域。中國(guó)之前的探索已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了在月球落地，這次試驗(yàn)算是探索過(guò)程的另一個(gè)創(chuàng)新。

北青報(bào)：是哪些人在開展這一實(shí)驗(yàn)？

謝更新：這個(gè)項(xiàng)目是由重慶大學(xué)牽頭的科普載荷，已歷時(shí)兩年多的實(shí)驗(yàn)，除重慶大學(xué)外，湖南大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、中國(guó)航天科技集團(tuán)等高校和企業(yè)也參與其中，涉及機(jī)械、控制、環(huán)境、生物、光學(xué)、能源等多學(xué)科交叉的多個(gè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)。團(tuán)隊(duì)核心的工作人員有二十多個(gè)。

北青報(bào)：“月面微型生態(tài)圈”是什么？

謝更新：這是一個(gè)圓柱體狀的裝置，高18厘米、直徑16厘米，由鋁合金制成，表面貼有我國(guó)國(guó)旗以及重慶大學(xué)和研究中心的標(biāo)志。整個(gè)科普載荷月面微生態(tài)圈重量為3公斤，但是它的成本造價(jià)在千萬(wàn)元以上，單里面相機(jī)就達(dá)60萬(wàn)元。

北青報(bào)：與其他國(guó)家相比，這次探索在國(guó)際上處于什么位置？

謝更新：我們國(guó)家的這次探索是人類首次月面生物實(shí)驗(yàn)，與美國(guó)、俄羅斯等國(guó)家相比，都是領(lǐng)先的。這次探索也將證明，在國(guó)際上眾多國(guó)家中，我們國(guó)家的空間探索正在由之前的跟隨轉(zhuǎn)換為領(lǐng)先、領(lǐng)跑的階段。

與美國(guó)去年NASA空間站開出的外太空第一朵花不同，我們這次的實(shí)驗(yàn)位置距離地球38萬(wàn)公里，與離地300多公里的國(guó)際空間站相比要遠(yuǎn)得多。

月球溫差大輻射強(qiáng) 種植面臨不少挑戰(zhàn)

北青報(bào)：這次需要克服的困難有哪些方面？

謝更新：在月球上是連續(xù)14天白晝?cè)俎D(zhuǎn)換為連續(xù)14天的黑夜，高溫能達(dá)到100多攝氏度，低溫又降到零下100多攝氏度。

另外，月球上的紫外線沒(méi)有經(jīng)過(guò)過(guò)濾，動(dòng)植物的生存需要面臨高輻射、微重力等惡劣環(huán)境。這跟地球上的生存環(huán)境差距太大。這些都是要克服的難題。

北青報(bào)：那馬鈴薯、擬南芥和蠶靠什么生存呢？

謝更新：我們的“月面微生態(tài)圈”其實(shí)就是在模擬動(dòng)植物在地球的生存環(huán)境。裝置里面會(huì)帶有水和配備好的營(yíng)養(yǎng)液，通過(guò)一定的技術(shù)讓罐子里的溫度保持在1℃~30℃之間，控制好里面的濕度、養(yǎng)分。

另外，動(dòng)植物的光合作用是靠吸收月球的自然光來(lái)進(jìn)行的，整個(gè)裝置里面是沒(méi)有燈光的，是通過(guò)“罐子”中的光導(dǎo)管吸收月球表面的自然光進(jìn)行光合作用，釋放的氧氣供蠶卵吸收，然后蠶卵排出二氧化碳和生活垃圾提供給植物種子。

北青報(bào)：動(dòng)植物搭載“嫦娥”登上月球怎么克服超重問(wèn)題？

謝更新：實(shí)驗(yàn)過(guò)程面臨的一個(gè)難題是，如何把種子和蠶寶寶固定在“罐子”里，使其在發(fā)射過(guò)程中不會(huì)因?yàn)槌氐葔毫Χ⒙洹?/p>

我們?cè)谌萜鞯脑O(shè)計(jì)和重量上都經(jīng)過(guò)反復(fù)計(jì)算，比如由于土壤太重、利用效率不高而選擇了營(yíng)養(yǎng)液，種子和蠶寶寶也通過(guò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了超重情況下的固定。

馬鈴薯有望成人類太空生存的一種食物

北青報(bào)：為什么會(huì)選擇馬鈴薯、擬南芥、蠶這三種動(dòng)植物？

謝更新：首先從生物自身的條件，選擇的植物和生物要相對(duì)能耐高溫和低溫，生長(zhǎng)周期也不能很長(zhǎng)。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，這三種動(dòng)植物都是比較符合條件的。

另外，選擇馬鈴薯也是為人類下一步的太空生存提供支持，目前國(guó)際上很多國(guó)家和研究機(jī)構(gòu)都將馬鈴薯作為人類在太空生存的主要食物。

其次，動(dòng)植物的選擇上也會(huì)選擇貼近普通人的生活、符合中國(guó)的文化傳統(tǒng)，馬鈴薯是再常見不過(guò)的食物，蠶寶寶比較可愛，生長(zhǎng)周期中也有破繭成蝶這一步驟，有比較好的寓意，象征著中國(guó)在空間探索的進(jìn)步創(chuàng)新。

北青報(bào)：后期培育的馬鈴薯有望成為人類的食物嗎？

謝更新：這是一種可能。我們會(huì)在同時(shí)期、相同條件下在地球上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將兩者的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比和分析。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，有可能在月球種植的馬鈴薯質(zhì)量和產(chǎn)量都相對(duì)較高，但這需要進(jìn)一步的研究。

北青報(bào)：后期人類有可能在月球上生存嗎?

謝更新：如果植物種子能在這個(gè)環(huán)境下發(fā)芽、生長(zhǎng)、開花，蠶卵能正常孵化、幼蟲成長(zhǎng)發(fā)育、破繭成蝶，一定程度上說(shuō)明人類在月球居住不是夢(mèng)想。

如果實(shí)驗(yàn)成功，它將為人類開展地外星球生存提供技術(shù)保障和奠定基礎(chǔ)。就像這個(gè)月面微生態(tài)圈放得無(wú)限大，理論上人類也可以在月球居住。

文/本報(bào)記者 張香梅 實(shí)習(xí)記者 張聰

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