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我在“月宫”这一年
来源:人民日报  作者: 2018年05月16日 10:29
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[导读] 5月15日,捧着亲手在“月宫”种植的大豆、小麦、胡萝卜、西红柿等粮食蔬菜,“月宫365”实验第三阶段的4位志愿者微笑着从位于北京航空航天大学内的“月宫”走出,标志着为期370天的世界上时间最长、闭合度最高的生物再生生命保障系统综合实验获得成功。

   

  志愿者刘慧(前)在收集舱内种植的蔬菜,做出舱准备。新华社记者 鞠焕宗摄 

   

  志愿者顺利出舱,并给大家带来“月宫”特产。宋超摄 

  5月15日,捧着亲手在“月宫”种植的大豆、小麦、胡萝卜、西红柿等粮食蔬菜,“月宫365”实验第三阶段的4位志愿者微笑着从位于北京航空航天大学内的“月宫”走出,标志着为期370天的世界上时间最长、闭合度最高的生物再生生命保障系统综合实验获得成功。

  “‘月宫365’实验,实现了‘人—植物—动物—微生物’四生物链环人工闭合生态系统的长期稳定循环运转,且保持了人员身心健康。这对于人类实现在地外长期生存,具有重要理论和实践意义。”“月宫一号”总设计师、“月宫365”实验首席科学家刘红介绍。

  刘红介绍,“月宫365”实验在世界上首次建立了系统长期稳定运行的生物调控技术,并通过实验过程中不同代谢水平的乘员组换班更替、停电及设备故障冲击等突发状况验证了该技术的有效性;分析了不同工作状况下生物再生生命保障系统的稳定性,明确了影响生物再生生命保障系统的可靠性的关键因素;发现了在幽闭空间中自然光制度变换对人的生物节律和情绪的影响规律, 发明了模拟自然光变换调节人体生物节律和情绪的技术和设备;并建立了植物长期连续高效栽培技术、营养液长期循环利用净化和调配技术。

  11位志愿者 

  “漫长的实验过程就如同在跑一场马拉松” 

  “月宫365”实验共有11位志愿者,其中有3位是候补志愿者,志愿者全部来自“月宫一号”团队,是团队的硕士、博士研究生或教师。在实验正式启动之前,通过100多天的系统启动实验完成了志愿者候选人训练和正式实验志愿者的选拔。

  除了热爱祖国航天事业,身体心理素质过硬,入选的志愿者们还要掌握必要的技能,包括实验技能和食品加工技能等,还要与其他志愿者良好相处,团结一致共同完成实验任务。

  志愿者们分工明确:舰长负责统筹舱内所有工作,植物舱Ⅱ种植管理,做饭;副舰长负责固废处理,尿液等废水处理,秸秆粉碎,小麦脱粒,还有黄粉虫和蘑菇的养殖维护;其余两名同学则负责植物舱Ⅰ种植及维护以及舱内物品管理等。

  志愿者们的生活十分规律:每天早上起床后,测量各项身体指标,洗漱和早饭后开始一天正式的实验任务。舰长会给大家开一个简单的工作会,按照实验开始时制定的《工作手册》明确分工。中午饭后午休,下午继续实验任务,下午4点茶歇,交流工作情况。5点半准备晚餐,晚餐后处理没有完成的实验任务,随后自由安排时间。

  每周都要重复填写调查问卷、取唾液/尿/便等健康样品、进行植物栽培收割等工作,每天见到的都是同样的人,甚至日子久了,大家的谈话内容也会不自觉地重复。

  不会枯燥乏味吗?并不会。自由时间里,他们骑单车、看书、听广播、做瑜伽、练毛笔字,甚至玩飞镖、变魔术。在春节、中秋节、志愿者过生日等特殊的日子里,舱内舱外还会一起庆祝,“月宫蛋糕”“月宫月饼”“月宫什锦”“月宫蒸包”等都是调剂大家生活的重要作料。

  “整个漫长的实验过程就如同在跑一场马拉松。”重复的工作对于志愿者来说也是一个磨砺和成长的过程。比如在植物栽培过程中,志愿者们发现不同批次的产量出现差异,进而会思考造成这种情况的环节是什么,机制是什么,如何避免等。

  闭合度98% 

  完全依靠舱内物资生活,氧气、水和食物在系统内循环再生 

  说起在“月宫一号”中的生活,志愿者高寒用“生存以上,生活以下”几个字来概括。

  生存以上即指“月宫一号”能够实现人类生存所必需的氧气、水和食物在系统内循环再生,可以为志愿者提供类似地球生态环境的生命保障。生活以下说的是在“月宫365”的实验中,志愿者们每天吃的食物,喝的水,排泄的废物,工作休息的时间,早晚身体的各项生理指标,甚至心理情绪出现的波动等,都会转换成为科学的数据,被记录下来,成为研究的重要参数,为以后其他环境中的生物再生生命保障系统,甚至月球基地等深空探测活动提供参考。这就要求志愿者们以科学严谨为目标,而不能以生活质量为目标。

  据了解,此次“月宫一号”的系统闭合度达到了98%,“如果一个人需要100公斤食物,有98公斤可以通过这个系统来满足,那么闭合度就是98%。”刘红介绍,除了带一些肉食、佐料以及需要给植物补充的营养液外,团队要完全依靠舱内物资生活。

  那志愿者在舱内都吃些什么呢?与2014年的实验相比,本次实验新增加一个植物舱,舱内蔬菜、水果等增加到了30种以上,土豆、西红柿、平菇、茄子等都是新增加的种类。除蔬菜外,食物中蛋白质的重要来源之一是黄粉虫。相比于牛、羊等大型动物,昆虫不仅饲养数量不大,人不会和其建立感情依赖,而且饲养过程中很少产生环境污染。黄粉虫不仅能提供优质的动物蛋白,还可以以系统中植物的秸秆、蔬菜老叶等为食,成为系统废物处理的环节之一。

  实验过程中,志愿者刘佃磊学会了吃黄粉虫,将黄粉虫放在平底锅中炒至酥脆,然后与小麦一起粉碎制成面粉,经发面蒸成馒头;或是用植物油炒熟直接食用。他调侃说:“油炒之后的黄粉虫味道与油炸蚂蚱味道类似,可以用4个字概括‘香、嫩、酥、脆’,余味微苦,但回味悠长!”

  小麦是“月宫一号”生命再生保障系统中的核心粮食作物,不仅提供主食,还有着吸收二氧化碳、释放氧气、净化水源以及精神慰藉的作用。对于小麦,志愿者们以70天为一个周期进行循环种植。不断收割下来的小麦也在志愿者的巧手中被制作成面片汤、馒头、花卷、包子等食物。

  365+5实验 

  对志愿者精神状态进行全程跟踪记录 

  隔离封闭的环境、缺少足够的隐私空间和单调的工作任务都会增加航天员的孤独感和无聊感,引起抑郁、焦虑等负面情绪反应。曾有研究表明,人的情绪在任务全程中可能存在某种模型,负面情绪的出现或有规律可循,如研究清楚则可实施针对性的调节措施以规避负面情绪。

  “月宫365计划”的重要内容是对志愿者们的精神状态进行全程跟踪记录。实验主要以3种途径来进行志愿者心理测量监控。自我报告法,包括问卷法和实验法;通过电话访谈和分析日志来了解乘员情绪、需求等心理状态的变化;有视频录像等行为观察的手段,通过行为表情分析软件分析乘员的情绪变化等。

  2017年10月6日开始,“月宫365”开展了为期六周的遮窗实验。在完全遮挡自然光线的情况下,乘员们度过了全密闭无自然光照的实验阶段。在此期间,乘员们的新陈代谢、激素水平、睡眠、心率、体温、情绪、行为等各项生理和心理数据都被记录下来。

  另一项重要的心理实验是原定于5月10日的志愿者出舱日期突然被推迟到了5月15日。为什么原本计划进行365天的实验,突然又增加了5天呢,原来这是“月宫365”实验“故意为之”。由于各种原因导致的宇航员不能按规定日期返回地面的情况有很多,此次延迟出舱也是实验团“故意”模拟突发状况,而这完全是在舱内志愿者事先并不知情的情况下发生的。志愿者在这一过程中的心理和情绪变化也会通过填写量表和测试各项生理指标被记录在册。

  “对于身处太空的宇航员来说,每延长一天,都是极端的考验。这次实验所积累的数据,将会对未来保障我国载人登月、月球基地及火星探测等航天计划的顺利进行提供重要的理论和数据支持。”人机与环境工程专家、中国工程院王浚介绍,“月宫365”长时间的密闭生存实验获得的生理和心理数据,以及研究建立的调控措施和技术,将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。

  关于下一步的研究计划,刘红谈道,“我们将在总结分析试验结果的基础上,进行空间站、月球/火星探测器搭载的小型生物再生生命保障系统实验装置研制,争取搭载机会,通过天地对比分析,获得矫正参数和模型,进一步为该项技术应用于太空奠定坚实的技术基础。”

  (余敏参与采写)

  “月宫”里他们说

  入住“月宫”头一件事儿就是做午饭,再也不能享用学校食堂里的各种料理了,所有食材都需要现采现加工。

  ——刘 慧

  每天忙碌并快乐着!如果不是在月宫舱里学习做馒头,可能这一辈子我都不会做馒头,有些事情只有去尝试了才知道自己行不行。

  ——刘佃磊

  作为“月宫一号”植物舱Ⅰ的“家长”,我每天晚上的最后一项工作是巡查,也就是“查寝”。我一声令下,30个“寝室”的每一批小麦依次“报数”。OK,任务完成,她们继续茁壮成长。我呢,就关舱门回去准备睡觉了。

  ——高 寒

  骑动感单车是我们的休闲运动之一。我们的运动场地空气清新、环境舒适,在这里不仅可以锻炼身体,而且运动产生的二氧化碳还可供植物进行光合作用,一举两得!

  ——胡静婓

  不知不觉中,我们二组小伙伴们进舱已经三个月了,小伙伴们的头发也都长了,再过一段时间估计就能扎小辫了。于是,两个女生摇身一变,成功过了一把理发师的瘾。

  ——刘光辉

  初始觉得新鲜,如同马拉松初期兴奋不觉累;后来劳作时间逐渐变长,如同跑5公里后步伐的沉重与累意袭身;久之,熟能生巧,劳作时间又变短且趋于平稳。

  ——伊志豪

  像是生活在“桃花源”,工作地和休息地紧挨着,远离了都市快节奏的生活。从采摘、磨面、和面到炒菜都亲手操作,自给自足,绿色健康。

  ——褚正佩

  从明天起,关心粮食和蔬菜。我有一间卧室,面朝舱Ⅱ,春暖花开。

  ——王 伟

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