成园农业
9月6日,中国载人航天工程副(fù)总设计师杨利(lì)伟出席(xí)活动时(shí)介绍,中国载(zǎi)人航(háng)天(tiān)有一套环境控制(zhì)及(jí)生(shēng)物保障系统,能保证人在(zài)太(tài)空中生活及进行科(kē)学实验,以前是携带式,现在空间站是再生式,未来可(kě)能(néng)会有(yǒu)“太空农场(chǎng)”,在上面种(zhǒng)庄稼、种植物,形成生态式的系统。
虽然(rán)月壤不能种(zhǒng)菜
但是“太空农场”可以
消息一(yī)出
网(wǎng)友对太空种(zhǒng)菜的热情再次被调动(dòng)起来
然(rán)而,“太(tài)空(kōng)农场”并不只(zhī)是一(yī)块在太空里(lǐ)的“菜(cài)地”,更是一个适合人(rén)类长期(qī)工作和生活的场所,是实现太空(kōng)旅行和定居的关键技术(shù)之(zhī)一。
“太空(kōng)农场(chǎng)”的正式名称是“生物再生生命保障系统(Bioregenerative Life Support System,BLSS)”,是(shì)基于(yú)生(shēng)态系统(tǒng)原理将生物技术与工程控制技术有机结合,构建由植物(wù)、动物、微生(shēng)物组(zǔ)成的人工生态系统(tǒng)。
氧气、水(shuǐ)和(hé)食物这些(xiē)人类生活(huó)所必需(xū)的物(wù)质可在系统(tǒng)内循环再生(shēng),并为乘员(yuán)提供类似于地球(qiú)生物圈的(de)生态环境。
人(rén)进入这个人(rén)工生态系统中,成为生态系(xì)统的消费者链环同时发挥控制者的功能,构成闭合人(rén)工生态系统(Man-made Closed Ecological Systems, MCES)。
建造这样(yàng)一个“农(nóng)场”不容易,太空(kōng)环境复(fù)杂,失重、宇宙射(shè)线、二氧化碳与(yǔ)氧(yǎng)气比例不恒定......
为了更好地了解“太空(kōng)农场(chǎng)”的(de)可行性,最好的办法就是先在地球(qiú)上进行实验。
中(zhōng)国已经(jīng)有(yǒu)了一个在地球上(shàng)的“太空农场”——
月宫一号
“月宫一号”由于北(běi)京航空航天大学建立(lì),是我国第一个、世界(jiè)上第三个空间基地生(shēng)命(mìng)保(bǎo)障地基综(zōng)合实验装置。
“月宫一号”由1个(gè)综合舱和2个植(zhí)物(wù)舱组成,总面积150平方米,总体(tǐ)积500立方米。
综合舱(cāng)包括居(jū)住间、人员交(jiāo)流(liú)和工作间、洗漱间、废物(wù)处(chù)理和昆虫间。每个植物舱分隔(gé)为2个(gè)植物(wù)间,可以根据不(bú)同植物生(shēng)长需要独立(lì)控制环境条(tiáo)件。
2014年5月,“月宫一号(hào)”成功(gōng)完(wán)成了我国首次长期(qī)高闭合度集(jí)成实验,密闭实验持续了105天,使(shǐ)我国此项技术水(shuǐ)平与国际(jì)最高水平同(tóng)处(chù)于(yú)同一水平上。
2017年-2018年,三批志愿者在“月宫一号(hào)”中成功挑战持续生存了370天,完成了世(shì)界上时间最(zuì)长、闭合度最高的生物(wù)再生生命保(bǎo)障(zhàng)系(xì)统实验,系统闭合度达98%,氧(yǎng)气和(hé)水100%在系统内循环再生,循环再生了80%的食物。
实验期(qī)间(jiān),这里的蔬菜生长环境完全模拟太空状态(tài),突破了(le)低气(qì)压、人工光照、废水循环还有(yǒu)肥料等技术难题,采(cǎi)用无(wú)土栽(zāi)培和滴灌(guàn)技术,一公斤造价需要上万元。
舱内仅靠(kào)灯光启(qǐ)闭模拟日出(chū)日落,虽然也是“日(rì)出而作、日落(luò)而息”,但是体验却很不同(tóng),仅(jǐn)小麦一种作(zuò)物(wù),每周就要收获3次。
在首次(cì)长期高闭合度(dù)集成试验中,乘(chéng)员栽培(péi)了经过筛选出的5种(zhǒng)粮食作物(wù)(小麦、大豆(dòu)、花(huā)生、油(yóu)莎豆、玉米),15种蔬菜作(zuò)物(wù)(胡萝卜(bo)、四季豆、紫叶油菜、紫叶生菜、奶油生菜、油麦菜、茼蒿、马齿(chǐ)苋、苋菜等),1种水(shuǐ)果(草莓)。同时利用植物不可食生物量(liàng)(秸秆等(děng))培养黄(huáng)粉虫。
乘员收(shōu)获(huò)粮食(shí)、蔬菜(cài)、水(shuǐ)果和黄粉虫在系统中自己进(jìn)行加工并食用,而不(bú)可食(shí)用(yòng)生物量(liàng)与人的粪及食(shí)物残(cán)渣等(děng)废物(wù)一起采用所(suǒ)研(yán)发的生物技术,处理制备类土壤基质循环用于植物栽培。
综合舱中(zhōng)人、动(dòng)物和(hé)废物处理(lǐ)产生的富二(èr)氧化碳空(kōng)气经过(guò)净(jìng)化后送达植物舱,供(gòng)植物光合作用;植物(wù)舱产生的富(fù)氧(yǎng)空气经空气净化后送到综合舱供人和动(dòng)物呼吸(xī),并提供废物(wù)处(chù)理所需氧气。植物舱中植物(wù)蒸(zhēng)腾(téng)作用产生的(de)冷(lěng)凝(níng)水通过净化后,一(yī)部(bù)分由系统补(bǔ)充(chōng)微(wēi)量元素后送到综合舱满足人的生活用水,其余与净化后的生活废水和(hé)尿液一起用于植物栽培(péi)。由此(cǐ),形(xíng)成一个闭(bì)环生(shēng)命(mìng)保(bǎo)障系统。
“月宫一(yī)号”所积累的经验(yàn)、技术、成果,不仅对(duì)于(yú)载人(rén)航天有重要的意义(yì),其中(zhōng)的(de)多项技术更可(kě)以(yǐ)投入民用(yòng),造福(fú)百姓,比如外舱内采用的立体植物(wù)无土栽培技术,在农业生产(chǎn)中也(yě)有非常好的应用前(qián)景。