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伟德最佳网址_来真的!不去火星去月球,我们为什么要去38万公里外种土豆?

2020-01-11 17:39:28

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伟德最佳网址,人类可以在外星球上做什么?或许,很多人的答案是种土豆。

2015年底,一部《火星救援》进入人们视野,相对于其他科幻片而言,它的一大创举,莫过于让滞留在火星上的宇航员种土豆,独立生存500天。科幻片似乎远离现实,但你有没有想过,也许外星球上真可以种土豆?

2017年6月6日,中国国家航天局探月与航天工程中心主任刘继忠在全球航天探索大会上透露,嫦娥四号将搭载中外共11个科学载荷登月,其中包括一个突破性的项目——重庆大学牵头的“月面微型生态圈”,这将是人类首次在月球进行生物实验。

6月20日,“月面微型生态圈”的总设计师、教育部深空探测联合研究中心(以下简称“深空中心”)副主任谢更新告诉封面新闻(thecover.cn),工程已经进入成熟阶段。

“目前主要工作是理清技术上还有没有遗漏,反复实验,排查问题。下一阶段的(工作)重点是风险控制。”

深空中心重大工作办副主任熊辉也表示,为了配合嫦娥四号总体项目进度,“月面微型生态圈”的尺寸、外形都已定型,未来一年内所能做的调整都是微调。

“月球农民”的梦想

在人类航天活动中,植物上天已经不是新鲜事。

根据中科院国家空间科学中心研究员王铮的介绍,上世纪40年代,美国就将玉米种子发射升空,并成功回收。此后随着航天技术的发展,植物栽培实验基本成为航天活动,尤其是宇宙空间站的标配。

“太空生命科学研究一直是航天研究的热门”,“月面微型生态圈”载荷项目的主任设计师张元勋说,“在地外天体种植植物,让宇航员在食物方面自给自足,这样可以节约很多成本。”

“月面微型生态圈”模型

空间站中种植植物并不容易,但和月球相比就是小巫见大巫了。“人可以在空间站生活,说明它基本上是一个人类生活的环境,植物肯定能成长”,谢更新教授告诉封面新闻。

而拨开“广寒宫”的纱纬,嫦娥生活之处事实上是一个无大气、无水、无生命活动、内部能源近于枯竭的死寂世界。而且昼夜(月球一天相当于地球27天左右)温差近300摄氏度。想要在这个真空、辐射强烈、又无重力的环境下养蚕种菜,谢更新表示,“不确定因素太多了。”

2013年底,美国国家航空航天局(nasa)曾宣布成立“月球植物生长栖息小组”,并预定在2015年将一个重1公斤的“自生长保育罐”送上月球。但由于各种原因,任务搁浅了。

几乎与此同时,植根在重庆大学的教育部深空中心也开始论证在月球上种菜的可能性。

我们为什么去38万公里外种菜

45岁的谢更新,是教育部深空探测联合研究中心的日常事务负责人,也是“月面生态圈”项目的总指挥。这位精干的教授在拿到湖南大学环境工程博士学位后,紧接着又去美国深造,并拿到了伯克利加州大学的博士后学位。

从美国回来后不久,谢更新作为环境工程方面的顶尖学者投入到深空探测研究中。2013年,谢更新跟随改组后的深空中心来到重庆大学,并开始研究月球就地资源利用(isru)的课题。

在月球上做生物实验,很容易让人联想到月球移民。但作为一名严谨的理科生,谢更新认真地回答说,大面积的月球移民其实并不现实:“月球这个环境要到上面去住,我认为是一个稍微有点远的梦想,几乎很难实现”。但谢更新同时表示,月球不用来居住而营造一个据点,建造基地是可以的,“不但可以,而且是必须要做的”。

中国一直在进行月球基地和火星基地的预先研究。尤其是前者,在本世纪就有实现的可能。谢更新表示,对于建月球基地,中国已经有了一个比较长期的规划。

谢更新

“在月球上观测地球,是一种类似局外者清(的境界)。月球作为我们的研究观测地球的手段,它是一个大尺度的观测角度。月面上建基地,可研究地球的起源甚至人类的起源。再远点还能成为研究宇宙的一个聚点。”

“月面微型生态圈”作为人类首次月面生物实验,它的成果关系着人类是否能在月球工作生活的问题,还能为未来建立月球基地做准备。

不只是工程也是科普

重庆大学能参与到嫦娥四号这样重大的国家航天工程中,源于2015年春天,国防科工局的一个决议。

2015年3月12日,国防科工局宣布探月工程加大向社会开放力度,准备将嫦娥四号任务打造成为开放的空间科学研究和空间应用平台,鼓励社会和公众参与。

”我们(深空中心)在大会小会上也呼吁,(航天)工程不能只是中国在月球上落个脚印,挂个国旗,还要做研究做探索,不能老跟随国际先进技术,还要引领国际。”

“重庆大学一直以工科见长”,谢更新说,“(涉及航天领域的)控制,信息,机械制造专业都有,环境工程专业也在全国名列前茅。而我们(深空中心)希望把民用的技术,应用到国家重大工程领域中去。”谢更新所说的民用技术,就是重庆大学擅长的通过人工干预,来营造适合生存生长环境的工程技术。

2015年底,国防科工局联合多个部委发起了名为“我心向月”的月球探测载荷创意设计征集活动,拟从中挑选中国月球探测后续任务科学载荷的备选方案。重庆大学选送了一个名为“月球微型循环生态系统”的方案,方案的总工程师是重大航空航天学院讲师张元勋。

重庆大学生命科学学院任茂智教授(左)和张元勋在进行月球生态圈的选培育

张元勋今年才满33岁,是重大深空中心最年轻的项目负责人。他表示方案的灵感来自国家建立月球基地,火星基地的计划,“因为在这个基地内需要有一个自循环的体系。”

“开始做课题的时候,我们也是想探索一下(动植物)在月球上的生长过程,想验证月球表面自然光照条件下和月球的低重力、强辐射环境下,植物生长发育的情况,验证(月面)光合作用效果。”

“(参加征集活动的)257个方案都是科普(载荷),各高校,航天集团都有(选送),都是这个行业的高手”,谢更新表示,“有的是上面放音乐,有的抛球重力实验,还有蚂蚁运动实验,玻璃弹子的力学实验,摆锤实验,五花八门什么都有”。

评审是单独答辩,张元勋无法知道其他项目的内容,只能看到选送的题目。不过张元勋对于自己项目很有信心。除了创新性以外,在科普传播上“月球微型循环生态系统”在这方面有突出的优势。

因为其他的方案可能要进行力学或者数学方面的解释,非常复杂,但重庆大学选择的物种实验简单明了,在日常生活中可见,非常容易看懂。

2016年秋天,在经历近10个月的评审后,重庆大学的月面生态系统载荷方案从257个项目中脱颖而出,获得了“我心向月”——月球探测载荷创意设计活动的一等奖,并被选为嫦娥四号的搭载项目。

一个造价千万的罐头

在参加“我心向月”的活动后,“月面微型生态圈”从课题论证走向工程化。

“月面微型生态圈”并不是一棵玻璃球盆栽,而是一个如一般奶粉罐大小的的特殊铝合金罐。从外立面看来,只有几个接口和两个“小窗”。然而就这个铝合金罐子,用深空中心重大工作办工作人员彦韬的话说,“每一毫米都是特别定制的。”

航天工程并不是一个孤立的工程专业,就“月面微型生态圈”载荷项目来说就涉及到生物、环境、材料、能源、光学、通信等等专业。“罐头之家”的四十多个主要零部件,包括抗高低压的电池、抗辐射抗低温的镜头等等每一个看似寻常部分都是使用现今中国最尖端的技术,为月球环境特别制造而成。

截止目前,“月面微型生态圈”已经经历了几十次修改。在2年的时间里,项目能够迅速成熟完善,除了重庆大学的投入,还有深空中心联合的28所高校科研力量以及航空集团等多家单位的支持。

“与航天系统相关单位的密切联系是深空中心的优势。(一些数据)比如月面环境、发射过程、力学分析、环境变化等等一手材料,都在航天系统。我们的项目就在他们的指导、帮助与合作下进行。”同时,谢更新表示深空中心作为抓总单位,又可以将高校学科研究成果应用到实际工程中。

国家探月与航天工程中心总设计师、中国工程院吴伟仁院士等专家在重庆大学等单位调研科普荷载研制进度

来自国家的支持也是“月面微型生态圈”研究的一大助力。谢更新表示生态圈单罐体的造价超过千万。中国目前还没完全将民营企业引入航天活动,“月面微型生态圈”也是由参与单位各自负担相应的研发项目费用。

“大家很愿意参与进来,都是在用自己的资源在做事”,谢更新说,“(项目)凝聚了国内多方面的技术,克服了很多困难。吴伟仁院士(国家探月与航天工程中心总设计师)帮助多次协调,哪些资源不够,哪里有问题,一直把国内最新的技术力量介绍给我们。所以很多问题碰上了,我们都能找到方法解决。”

纯国产与国际化

谢更新自豪地告诉封面新闻,“月面微型生态圈”完全由中国自己设计,自己的技术。而作为一个科普项目,它在月球生长全过程也将全部公开,在通讯允许的情况下还可能进行全球视频直播。此外,实验的数据和成果也将尽可能向社会公开,尤其是全世界的航天科研机构无保留公开。

“这个成果是人类的成果”,谢更新说,“移民太空尽管是几百年后的事情,但这是第一步。第一,它(月球居住)有可能实现,第二,就算实现不了人类到月球居住,我们的项目目的也是为了营造人居环境,希望唤起人类爱护地球,保护地球的意识。”

谢更新同时表示,深空中心未来也希望邀请国际人士进行合作。“嫦娥四号开放后,收到10个载荷项目的要求,主要来自欧洲国家。”

“尽管美国对我们进行封锁,我们还是以开放的姿态,把信息传达给他们,也希望他们来参与。包括我们空间站,我们想建立成国际性的空间站,现在美俄的空间站是国际的,中国的空间站肯定也是国际空间站。”

封面新闻记者 何晞宇