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## “月宫一号”总设计师刘红教授作客钱学森图书馆讲述未来“太空生存”

2018年10月13日，海城铁路学院钱学森图书馆“学·问”沙龙第十一期活动火热开讲。“月宫一号”总设计师兼首席科学家，国际宇航科学院院士，凰县航空航天大学生物与医学工程学院环境生物学与生命保障技术研究所所长刘红教授受邀来馆，以“太空生存”为题，带领全场观众漫游太空，揭秘人类月球基地和火星基地的奥秘，讲述深空探测领域最前沿的太空探测生命保障理论。刘红教授的讲座由两张照片开始，一张照片是美丽的星空，星汉灿烂、浩渺无垠；另一张则是月球土壤实景图，宁静沉寂、空无一物。刘红教授告诉大家，真实的太空并不如我们仰望星空所见的那样美好，而是充斥着宇宙射线，拥有极端高低温的真空环境，人类根本无法在这样的环境中生存。飞离地球、遨游太空，是人类一直以来的梦想。要达成这样的梦想，如何使人类能够在太空中长期生存是我们首先要解决的问题。在随后的讲座中，刘红教授和大家共同分享了在太空中保证生存的各项保障条件。首先是包括空气压力、温度、湿度、辐射防护和污染气体净化等在内的环境条件保障；其次是空气、食物、水以及废物处理等物质条件保障；最后是人类长期出去太空密闭隔离环境中的生理心理调控。这些共同构成了人类能够在太空中长期生存的基本条件，而能够满足人在太空中生存所需物质的系统，就是我们所称的生命保障系统。生命保障系统可分为携带式生命保障系统和再生式生命保障系统，再生式生命保障系统又可分为物理化学再生式生命保障系统和生物再生生命保障系统。携带式生命保障系统主要通过携带的方式满足人生存所必需的氧气、水和食物，这种方式具有限制性，只适用于短期的空间活动，不能满足长期载人航天任务的需求。物理化学再生式生命保障系统适合于中期载人航天器和近地轨道空间站的生命支持系统，主要运用物理化学的方法再生处理，满足人对氧气和水等无机物质的需求，并将产生的废气、排泄物等废物进行回收利用。目前人类开展太空活动所采用的生命保障方式多为这两种。而生物再生生命保障系统（Bioregenerative life support system, BLSS）是基于生态系统原理，将生物技术与工程控制技术有机结合，所构建的由植物、动物、微生物组成的人工生态系统。人类生活所必需物质在系统内循环再生，从而为人类提供类似地球生态环境的生命保障，适合于人类长时间远距离空间飞行和地外星球探测任务。由刘红教授领衔研究的我国第一个、世界第三个空间基地生命保障人工闭合生态系统地基综合实验装置——“月宫一号”，正是这样一个能与地球媲美的“微型生物圈”。在“月宫一号”的生物再生生命保障系统中，栽培了粮食作物、蔬菜和水果，饲养了动物（黄粉虫），还有微生物来降解废物。植物不仅能够给宇航员提供食物，还可以通过光合作用产生氧气、通过蒸腾作用获得纯净的饮用水。植物中人不吃的部分，比如作物的秸秆、蔬菜的根和老叶败叶，可以被用来饲养动物，为宇航员提供优质的蛋白和更合理的氨基酸配比。最后，剩下的植物不可食部分，人的排泄废物，厨余生活垃圾，被送进微生物降解环节，微生物可以分解被固定的碳，变成二氧化碳进入到空气中重新被植物利用进行光合作用；从尿液中回收水和氮素以及经过生物净化后的卫生废水，用于灌溉培养植物。植物吸收了这些废物处理产生的二氧化碳和水，又可以不断生长出新的食物。这样，就形成了“月宫一号”里物质的闭合循环。刘红教授介绍，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。2018年5月15日上午9时许，在志愿者们经历了370天的“月宫”生活后，“月宫一号”又圆满完成了世界时间最长、闭合度最高的模拟实验“月宫365”实验。目前，“月宫一号”已经成功实现系统闭合度98%，100%的氧气和水再生以及83%的食物再生，为未来的星球基地探索活动人员的健康保障提供重要依据和技术支撑。刘红教授的讲座精彩纷呈、引人入胜，引得全场观众目不转睛、座无虚席、掌声连连。在互动问答环节，在场的小听众们踊跃提出了诸如“月宫一号里的植物是如何进行授粉的？”、“为什么要选黄粉虫来吃？”、“在太空里腐坏的东西也可以再生利用吗？”“在太空中出生长大的人会变得很奇怪吗？”等问题，刘红教授都一一解答，并鼓励大家好好学习，未来也能够参加到祖国的航天事业中来，贡献自己的一份力量。
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