航天員在遠離地球的太空中能否長期生活？中國“月宮一號”科研團隊14年不懈努力相關(guān)研究攀上世界巔峰

新華社電 記者劉婧宇 《自然》雜志2017年度最佳科學(xué)圖片中，一幅名為“ISOLATION ZONE”（隔離區(qū)）的照片中，透過一個泛著紫紅色光的圓形密閉窗口，一名志愿者正在種滿植物的實驗艙中做實驗。這張照片拍攝自“月宮一號”科研團隊。

“從明天起，關(guān)心糧食和蔬菜。我有一所房子，面向月球，春暖花開?！边@不是類似海子般的抒情，而是“月宮一號”團隊每天需要極其嚴謹?shù)貙Υ目茖W(xué)實驗——“月宮365”計劃，即在3個完全密閉的圓柱形“大罐子”中生活365天?！霸聦m一號”是我國第一個、世界上第三個生物再生生命保障地基有人綜合密閉實驗系統(tǒng)，更是世界上第一個成功的四生物鏈環(huán)系統(tǒng)。

為了這個實驗，“月宮一號”科研團隊苦心鉆研14載，從“沒人相信”到“成功運行”，終于使我國“閉環(huán)回路生物再生生命保障”技術(shù)達到了世界一流水平。

癡心——有夢想的人是幸福的

“航天之父”齊奧爾科夫斯基曾說過：“地球是人類的搖籃，但人類不可能永遠被束縛在搖籃里?！薄伴]環(huán)回路生物再生生命保障系統(tǒng)‘月宮一號是能與地球媲美的‘微型生物圈，可實現(xiàn)航天員在遠離地球的太空長期生活的目標?！薄霸聦m一號”首席科學(xué)家劉紅說。

這是一種當今世界上最先進的閉環(huán)回路生命保障技術(shù)，是未來月球、火星基地等載人深空探測所需的十大關(guān)鍵技術(shù)之一。在這個鮮有人關(guān)注的領(lǐng)域鉆研十幾載，劉紅不覺得苦。她經(jīng)常在開學(xué)典禮上對新同學(xué)說“有夢想的人是幸福的”，希望入學(xué)的年輕人有篤定的理想信念并執(zhí)著追求。在生物再生生命保障技術(shù)領(lǐng)域孜孜以求地不停探索，就是劉紅的“幸?！薄?/p>

劉紅教授是北京航空航天大學(xué)（以下簡稱北航）生物與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院的博士生導(dǎo)師，也是國際宇航科學(xué)院院士和俄羅斯自然科學(xué)院外籍院士。她個子不高，披肩發(fā)整齊地挽一個發(fā)髻，講每一句話都很謹慎。

1994年，劉紅從莫斯科大學(xué)獲得環(huán)境保護專業(yè)博士學(xué)位回國后，一直在環(huán)境與生態(tài)領(lǐng)域探索。1998年，由美、俄、日、加等16國合作的國際空間站開始建設(shè)時，我國就希望積極參與國際空間站計劃，但是掌握主導(dǎo)權(quán)的一些國家為了防止航天技術(shù)的擴散，拒絕中國加入。

回想這段已被塵封許久的往事，劉紅仍憤憤不平：“他們一開始就不想讓我國加入，但是還假惺惺地讓你遞交申請書，讓你把底牌全亮出來然后再拒絕你。”懷著強烈愛國心，這種被排斥的感覺讓她很難受。

看到蘇聯(lián)在20世紀70年代研發(fā)出的“生物再生生命保障系統(tǒng)”，如同心被撞到一般，劉紅終于找到了自己的興奮點：我這輩子就要做這個！實驗若能實現(xiàn)高度閉合、甚至完全閉合，人類在地外生存就會解決時間、資源等一系列問題。

劉紅和她的團隊瞄準了國家載人深空探測的重大需求，開始了漫長的探索之旅。

恒心——從“沒人信”到“不敢信”

“如果你知道自己要去哪兒，那么全世界都會為你讓路”，這句雞湯文對于劉紅來說，只適用前半句，她知道自己要做什么、要做成什么，但是面對的是障礙重重，沒有人看好這個項目，沒有人知道該從哪里入手。

她一遍遍做實驗，同時如饑似渴地大量翻閱俄文文獻，從有限的相關(guān)材料中發(fā)現(xiàn)的每一點“蛛絲馬跡”都能讓她興奮。

從零開始，劉紅帶領(lǐng)的“月宮一號”科研團隊不斷改進方向，艙內(nèi)適用生物篩選從大型動物到蠶，再到黃粉蟲，實驗一步步成型。

探索總是艱辛的，沒有突破之前，劉紅團隊的研究經(jīng)常被人笑為“紙上談兵”。那些年，去參加國際學(xué)術(shù)研討會，她在臺上做報告時明顯聽到周圍有不友好的聲音，里面夾雜著嘲笑、懷疑，會議茶歇的時候也沒有人愿意和她交流。面對冷遇，她并沒有一笑了之，而是倔強地轉(zhuǎn)身，繼續(xù)默默埋頭于實驗研究。

“月宮一號”是為測試月球基地的生命保障系統(tǒng)而設(shè)計，要將它變?yōu)楝F(xiàn)實，光靠理論和數(shù)據(jù)是不行的，得有場地，有經(jīng)費，有人力物力的全套支撐。但在十幾年前，很難有人有如此超前的理念，理解并支持她。甚至有人說：“你這個項目太遙遠，科研經(jīng)費要顧要緊且能看見成效的項目?！?/p>

那段時間，劉紅成了一名“推銷員”，她一遍遍地寫申請、打報告，大會小會上見縫插針地推薦“月宮一號”。

終于在2012年，“月宮一號”項目獲批，實驗艙就建在北航校園內(nèi)曾經(jīng)陳列教學(xué)用飛機的那塊地上，因為能承受數(shù)噸重的飛機，地面承壓能力夠強，可以省去打地基的步驟。

論證，立項，選址，建設(shè)，每一步都不易。

2012年，是劉紅有生以來最累的一年，日常教學(xué)照常進行，課后不僅得盯著實驗，“月宮一號”實驗艙每一步的建設(shè)更得操心。實驗艙內(nèi)要實現(xiàn)固體物質(zhì)、空氣和水的三大循環(huán)，并且滿足實驗員的長期居住，對設(shè)備的要求非常高。在經(jīng)費有限的情況下，每一分錢如何實現(xiàn)效用最大化，每種設(shè)備該用什么級別，如何讓滿足需求的生產(chǎn)廠家供貨……一個個問題接踵而至，毫不夸張地說，她夢里都在琢磨解決辦法。

2014年5月，“月宮一號”成功進行了為期105天的密閉實驗，已經(jīng)實現(xiàn)很高的穩(wěn)定性和閉合度，成為世界上首個成功的四生物鏈環(huán)系統(tǒng)。當年9月，該項目以排名第三的成績?nèi)脒x“新中國65年十大引智成果”；2015年伊始，“月宮一號”團隊再次榮獲“2014北京榜樣”特別獎。

在國際會議上，劉紅團隊不再被冷落，NASA也專門邀請劉紅去做講座。面對突如其來的熱情，劉紅很淡定，她說：“我只談我們現(xiàn)在達到的技術(shù)水平，關(guān)于核心技術(shù)內(nèi)容我一丁點兒也不說。”

信心——仰望星空永不止步

每位實驗員在綜合艙內(nèi)住的都是“膠囊公寓”，臥室約2米長、1.5米寬，一張約1.2米寬的小床就占據(jù)了大部分空間，床邊放著一把折疊椅子，靠墻是一個小書桌，墻壁上安裝壁掛式開放儲物柜。

從早晨6點半起床測血壓稱體重開始，一日三餐分工協(xié)作，加之每人都有負責(zé)的實驗項目，到晚上11點熄燈時，大家都很疲憊。

實驗志愿者高寒將艙內(nèi)的生活概括為“生存以上，生活以下”：“生存以上”是指這里有生命保障的基礎(chǔ)；“生活以下”，說的是在這里的每一天、每個人做的大事小情，都是實驗，包括情緒波動等一切細節(jié)都會轉(zhuǎn)成數(shù)據(jù)，所以也就不能簡單稱之為生活。這一切看似瑣碎的積累都是為了將來人類在地外能夠舒適地生活。

“月宮一號”科研團隊會通過電話訪談和分析日志來了解實驗員情緒、需求等心理狀態(tài)的變化；艙外有30人組成的科研團隊24小時值班監(jiān)控，會利用行為表情分析軟件分析艙內(nèi)實驗員的情緒變化。

當問到二組的艙內(nèi)實驗志愿者王偉是否焦慮時，她也坦言：“焦慮啊，同年級的都在找工作，實驗時間剛好錯過了秋招和國考。但是我不后悔，進艙后悔一年，不進艙后悔一輩子。”

除夕那天，“月宮365”計劃依然有條不紊地進行。高寒說：“過節(jié)不過節(jié)，對于我們來說并沒有多大的區(qū)別。我們依然要按照日程，完成對植物的日常維護，做健康情緒方面的記錄，空氣、材料、植物、微生物相關(guān)的取樣，水處理，固體廢物處理，可靠性分析等等。不過大家也‘螺螄殼里做道場，利用有限的食材做出了四菜一湯的豐盛年夜飯?！?/p>

1月26日，“月宮365”計劃進行了260天，也是第二組艙內(nèi)實驗志愿者連續(xù)密閉獨立生活200天，打破了由俄羅斯科研人員創(chuàng)造的在生物再生生命保障系統(tǒng)中連續(xù)駐留180天的世界紀錄。今年5月份，“月宮365”計劃結(jié)束時，將創(chuàng)造新的世界紀錄。

目前，“月宮一號”科研團隊已經(jīng)取得了大量寶貴實驗數(shù)據(jù)，為我國未來深空探測生物再生生命保障系統(tǒng)積累了大量科學(xué)數(shù)據(jù)，也使得我國在航天生物再生生命保障領(lǐng)域走在了世界前列。

一個當初沒有多少人看好的夢想，最終打破世界紀錄，成為國人驕傲，劉紅體會到了生命中“極大的獲得感”?！坝X得這半輩子過得真值?！眲⒓t說，我們的研究從2004年開始到現(xiàn)在，14年間很多青年才俊都投入進來，他們做了非常大的貢獻。有的人留下了名字，更多的人留下的只是一個背影，但大家都一樣高興，“這是我們大家念茲在茲的星空夢。”對于將來的科研，劉紅很有信心：“以終點為起點，我們仰望星空永不止步！”