成园农业
9月6日,中国载人航天工程副(fù)总设计师(shī)杨利(lì)伟出(chū)席活动时介绍,中国载人航天有一套环境控制(zhì)及生物保障系(xì)统,能保证人在太(tài)空中生活及进行科(kē)学实验,以前是携带式,现在空间(jiān)站是再生式,未(wèi)来可能(néng)会有“太空农场(chǎng)”,在上面种庄稼、种植(zhí)物,形成生态(tài)式(shì)的系统。
虽(suī)然月壤(rǎng)不能种菜
但(dàn)是“太空(kōng)农场”可以
消(xiāo)息一(yī)出
网友对太空种菜的热情再次被调动(dòng)起(qǐ)来
然而,“太空农场(chǎng)”并不只是一(yī)块在太空里的“菜地(dì)”,更是一个适(shì)合人类长期工作和生活的场所,是实现太空旅行和定居的关键技术(shù)之一(yī)。
“太空(kōng)农场”的正式名称是“生物再生生命保障系统(tǒng)(Bioregenerative Life Support System,BLSS)”,是基于生态系统原(yuán)理将生物技术与工程控(kòng)制技(jì)术(shù)有机结合,构(gòu)建(jiàn)由植(zhí)物、动物、微生物组(zǔ)成的(de)人工生态系统(tǒng)。
氧气(qì)、水和(hé)食物这(zhè)些(xiē)人(rén)类生活(huó)所必(bì)需的(de)物质可在系统内循环再生,并为乘员提供类似于地球(qiú)生物圈(quān)的生(shēng)态环境。
人进入这个人(rén)工(gōng)生(shēng)态系统中,成为生态系统(tǒng)的消费者(zhě)链(liàn)环同时发挥控(kòng)制者的功能,构成闭(bì)合人工生(shēng)态系(xì)统(Man-made Closed Ecological Systems, MCES)。
建造这样(yàng)一个“农场”不容(róng)易,太空(kōng)环境复杂,失重、宇宙射(shè)线、二氧化碳与氧气比例不(bú)恒(héng)定......
为了更好地了(le)解“太空农场”的可行(háng)性,最好的办法就是(shì)先在地(dì)球(qiú)上进行(háng)实(shí)验。
中国(guó)已经有了一个在地(dì)球上的“太空农场(chǎng)”——
月宫(gōng)一号
“月宫一号”由于(yú)北京航(háng)空(kōng)航天大学建立,是(shì)我国第(dì)一(yī)个、世界上第三个(gè)空间基地生命保障地基综(zōng)合实验装置。
“月宫一号”由1个综合舱和2个植物舱组成,总(zǒng)面积150平方米,总体积500立(lì)方米。
综合舱包括居(jū)住间、人员交流(liú)和工作间、洗漱间、废物处理和昆虫(chóng)间。每个植物舱分隔为2个植(zhí)物间,可以根(gēn)据(jù)不同植(zhí)物生(shēng)长(zhǎng)需要独立控制(zhì)环境条件。
2014年5月,“月宫一号”成(chéng)功完成了我国首(shǒu)次长期高闭合(hé)度集成实验,密闭实验(yàn)持续了105天,使我国此项技术水平与国(guó)际最高水平(píng)同(tóng)处于同一水平上。
2017年-2018年(nián),三批志愿者在“月宫一号”中(zhōng)成功挑(tiāo)战(zhàn)持续生(shēng)存了370天,完成了世(shì)界上时间(jiān)最长、闭合(hé)度最(zuì)高的生物再(zài)生生命保障系统(tǒng)实验,系统闭合度达98%,氧气和水100%在(zài)系统内循环再生,循环再生了80%的食物。
实验期间,这(zhè)里的蔬菜(cài)生长环境完全(quán)模拟太空状态,突破了低气压、人工光(guāng)照、废水(shuǐ)循(xún)环还(hái)有肥料等技(jì)术难题(tí),采用(yòng)无土栽(zāi)培和滴(dī)灌技术(shù),一公斤(jīn)造价(jià)需要上万元(yuán)。
舱内(nèi)仅靠灯光启(qǐ)闭(bì)模拟日出日落,虽然也是(shì)“日出而作、日落而息”,但是体验却很不同,仅小麦一种作物(wù),每周(zhōu)就要收获3次。
在首次长(zhǎng)期高闭(bì)合(hé)度集成试验中,乘(chéng)员(yuán)栽培了经过筛选(xuǎn)出的5种粮食作(zuò)物(小麦、大豆、花生、油莎豆、玉米),15种蔬菜作物(胡萝卜、四季(jì)豆、紫叶油菜、紫叶生菜、奶油生菜、油(yóu)麦菜、茼蒿(hāo)、马齿苋、苋菜等),1种水果(草莓)。同时利用植物(wù)不可食生物(wù)量(秸秆等)培养黄粉虫(chóng)。
乘员收(shōu)获粮食(shí)、蔬(shū)菜(cài)、水果和黄粉虫在系统中自己(jǐ)进行加工并食用,而不可食用(yòng)生物量与(yǔ)人(rén)的粪及食物残渣等(děng)废(fèi)物一起采用所研发的生物技术,处(chù)理制备类土壤基质循环用(yòng)于植物栽培。
综合舱中(zhōng)人、动物和废物处理产生的富二氧(yǎng)化碳(tàn)空气经过净(jìng)化后送达(dá)植物舱,供植物光合(hé)作用;植物舱产生(shēng)的富氧(yǎng)空(kōng)气经空气净化后(hòu)送到综合舱供人和动(dòng)物(wù)呼吸,并提供废物处理所需氧气(qì)。植(zhí)物舱中植物(wù)蒸腾作用产生的冷(lěng)凝水(shuǐ)通过净化后,一(yī)部分由系统补充微量元素(sù)后送到综合舱满足人的生(shēng)活用水,其余与净化(huà)后的生活废水和尿液一起(qǐ)用于(yú)植物栽(zāi)培。由此,形成一个闭环生命保障系统。
“月宫一号”所积累的经验、技术、成(chéng)果,不仅对于载人航天有重要的(de)意义,其(qí)中(zhōng)的多项(xiàng)技术更可以投入民用,造福百(bǎi)姓,比如外舱内采用(yòng)的立体植物无土栽培技术,在农业生产(chǎn)中也有非常好的应用前景。