月宮一號

“月宮一號”是北京航空航天大學建立的空間基地生命保障人工閉合生態系統地基綜合實驗裝置。是為了集成驗證生物再生生命保障系統單元技術、研究系統基礎理論和方法、系統設計理論和方法、系統調控技術而建立的大型地基實驗系統。

“月宮一號”，基於生態系統原理將生物技術與工程控制技術有機結合，構建由植物、動物、微生物組成的人工閉合生態系統，人類生活所必需的物質，如氧氣、水和食物，可以在系統內循環再生，為人類提供類似地球生態環境的生命保障。

自2004年起，北航劉紅教授經過10年努力研製出我國第一個世界上第三個空間基地生命保障地基綜合實驗裝置“月宮一號”，並於2014年5月成功完成了我國首次長期高閉合度集成實驗，密閉實驗持續了105天。使我國此項技術水平與國際最高水平同處於同一水平上。研究成果將為我國今後深空探測生命保障提供理論和基礎技術。

2018年5月15日，"月宮一號"志願者封閉生存370天出艙。

基本介紹

• 中文名：月宮一號
• 原理：生態系統原理
• 種植面積：69平米
• 綜合艙面積：42平米

背景意義

太空人要離開地球，在遙遠的太空中生存，離不開氧氣、水和食物。在我國神舟系列飛船、國際空間站、蘇聯/俄羅斯和平號空間站中，通常會攜帶全部物資，或通過物理化學方式再生氧氣和水，而太空人吃的食物只能一次性攜帶充足，不能再生。然而，如果人類在不遠的未來，進行更行長時間、更遠距離的太空探索，例如構建月球、火星基地，由於路途遙遠，食物完全通過攜帶儲存供給，或進行地面定期補給將變得十分昂貴且很難實現。因此，僅僅依靠攜帶或物理化學再生方式滿足生命保障需求，載人深空探索幾乎不可能實現。解決辦法是依靠“生物再生”的方式，在月球、火星基地，或是飛向火星的飛船中，構建一個類似地球生物圈的小型生態系統。科學家們把這樣一個小型生態系統稱為“生物再生生命保障系統”。

隨著載人航天技術的飛速發展，“建成具有自主智慧財產權的生物再生生命保障系統，解決建立月球基地生態環境中的關鍵性理論與技術問題，為建立火星長期居住基地解決生態生命保障問題”被列為我國空間科技發展的戰略目標之一。儘管我國的生物再生生命保障系統研究取得了一定的成果，但與其他航天大國相比，在相關領域的研究仍處於比較滯後的階段。直至2013年以前，我國所進行的生物再生生命保障系統集成實驗，基本上利用植物解決了人在封閉環境下的呼吸問題，但是在“月宮一號”建成之前，真正意義上的可實現滿足人的主要營養需求、高閉合度的生物再生系統密閉實驗還尚未開展。

系統原理

“月宮一號”是能與地球媲美的“微型生物圈”，可實現航天員在遠離地球的太空長期生活的目標。“生物再生生命保障系統”是基於生態系統原理將生物技術與工程控制技術有機結合，構建由植物、動物、微生物組成的人工生態系統，人類生活所必需物質在系統內循環再生，為人類提供類似地球生態環境的生命保障。

在“月宮一號”的生物再生生命保障系統中，栽培了糧食作物、蔬菜和水果，飼養了動物（黃粉蟲），還有微生物來降解廢物。植物不僅能夠給太空人提供食物，還可以通過光合作用產生氧氣、通過蒸騰作用獲得純淨的飲用水。植物中人不吃的部分，比如作物的秸稈、蔬菜的根和老葉敗葉，可以被用來飼養動物，為太空人提供優質的蛋白和更合理的胺基酸配比。最後，剩下的植物不可食部分，人的排泄廢物，廚餘/生活垃圾，被送進微生物降解環節，微生物可以分解被固定的碳，變成二氧化碳進入到空氣中重新被植物利用進行光合作用；從尿液中回收水和氮素以及經過生物淨化後的衛生廢水，用於灌溉培養植物。植物吸收了這些廢物處理產生的二氧化碳和水，又可以不斷生長出新的食物。這樣，就形成了“月宮一號”里物質的閉合循環。

組成

月宮一號由一個綜合艙和兩個植物艙組成，綜合艙面積42平米，高度2.5m,每個植物艙面積50-60平米，高度3.5米。綜合艙中包括四間臥室、飲食交流工作間、洗漱間、廢物處理和動物養殖間。整個系統建成後可滿足四人長期高閉合度的生命保障需求，開展各種科學實驗研究。

已建成並實驗成功的“月宮一號”一期包含了一個植物艙(58平米，三層立體栽培，種植面積69平米）和一個綜合艙（42平米），可以為3位志願者提供生命保障。二期建成後，將由1個綜合艙和2個植物艙組成，每個植物艙分隔為2個植物間，可根據不同植物生長需要獨立控制環境條件。

目前正在建設二期，第三個艙的主體工程已經完成。

發展歷程

自2004年起，北航劉紅教授團隊[4]瞄準國家載人深空探測重大需求，懷揣著月球夢，團結協作，堅韌拼搏，引進外國專家100餘人次，通過引進消化吸收再創新繼而自主創新，從無到有建立了空間生物再生生命保障技術體系。經過近10年的執著奮鬥，系統開展了BLSS從單元關鍵技術到系統基礎理論與系統基礎調控方法的研究，建立了面向空間生命保障的生物再生生命保障系統基本理論和技術體系[引用專著]及研究方法，2013年10月研製出地基綜合實驗系統——“月宮一號”，2014年1月-5月成功進行了我國首次長期高閉合度集成實驗，密閉實驗持續了105天，研究結果將為我國今後深空探測生命保障提供理論和基礎技術。目前正在擴建，建成後將陸續開展系列有人實驗，為月球基地等深空探測活動提供技術支撐。

實驗成功

2014年5月20日，北京航空航天大學校園內，伴隨著眾人的掌聲，謝倍珍（艦長）、董琛、王敏娟三位志願者從“月宮一號”密閉艙中走出來，105天的試驗獲得成功，標誌著月球基地生命保障人工閉合生態系統地基實驗裝置“月宮一號”成功完成我國首次長期多人密閉試驗。

“月宮一號”首次有人實驗

2018年5月15日，“月宮一號”開啟艙門，志願者走出“月宮”，手裡還拿著親手在“月宮”種植的大豆、小麥、胡蘿蔔、西紅柿、草莓等。至此，“月宮一號”內進行的為期365+5天的、世界上時間最長的“月宮365”實驗獲得圓滿成功。

開放預約

2018年4月12日，北京航空航天大學新聞網發布通知，在第三個中國航天日即將來臨之際，北航“月宮一號”科普基地4月22日至23日向公眾開放，即日起接受電子郵件預約。

由於“月宮365”實驗（自2017年5月10日至2018年5月10日）正在進行中，為不干擾實驗的正常進行，因此僅允許預約成功的參觀人員進場。