生物再生生命保障系统原理图。

　　上月球种菜？

　　密闭循环基地“月宫一号”明年亮相，但月球真实环境仍难模拟

　　嫦娥三号探测器探访月球，“嫦娥”和“玉兔”在“月宫”中互拍，人类什么时候也可以在月球上长期生存？鲜为人知的是，我国地面隐藏着一个刚建成的“月宫一号”，正在为此做着超前准备。 “因为月球高辐射和微重力的环境在地球上极难模拟，目前地面实验只是在做生命保障系统的封闭性物质循环实验上完善。”负责人刘红教授介绍，为满足实验人员生命需要，密闭的“月宫一号”中种植粮食、水果和蔬菜。

　　美国宇航局近日传出2015年“带植物去月球”的计划，而我国在近20年的研究中，已经完成了人和植物封闭共存的部分自给自足小型实验，小麦、水稻、大豆、花生、甜椒、胡萝卜、西红柿、芫荽等十余种蔬菜粮食也已经通过了模拟环境的考验，等待着到月球生长的那天。

　　负责人刘红透露，在宽阔的“月宫一号”，不仅种有蔬菜，还将有粮食和水果，满足实验人员的全部气体、水和食物的需要。

　　生保系统核心：植物

　　“我们小时候，觉得人登上月球是不可想象的梦，可现在我国也能轻松实现，很难说有一天，人类不会把植物种上月球。”刘红是北京航空航天大学生物与医学工程学院空间生命科学与生命保障技术中心主任，她对自己的研究很乐观。她多次实验的空间生物再生生命保障系统，就是要解决土生土长的地球人，登上太空后吃什么，呼吸什么，能生存多久的难题。

　　如何支持人类在太空长期健康生活，长达数月甚至数年？科学家的共识是必须依靠一套空间生物再生生命保障系统(BLSS)，国内也称之为受控生态生命保障系统(CELSS)。

　　这套目前世界上最先进的闭环回路生命保障技术可以被通俗地解释为，在月球或火星等太空环境中，将有限资源进行反复处理与再生，从而源源不断地生产食物、氧气和水，确保为航天员提供最基本的生存必需品。因为航天时从地面向空间补给物资十分昂贵，在美国每千克花费1万-10万美元，而到月球和火星的长期空间飞行，几乎不可能再补给。

　　在科学家基于空间环境特点，人工设计建造的密闭微生态循环系统中，绿色植物，尤其是蔬菜，承担了主要节点的重任。

　　光合作用下，绿色植物提供食物和氧气，又将二氧化碳和其他废物“变废为宝”，植物还是水净化的功臣，根系吸收和叶片蒸腾参与系统的水循环。微生物则担负着下游的收尾工作，降解植物不可食用部分、乘员排泄物和生活废水等，使他们再生为植物提供水分和养料，为动物提供部分食品，使食物再生循环。

　　早在20世纪60年代，载人航天开启之前，俄、美等国就在考虑人类未来在外太空长期驻留的生命保障问题。建立由植物、动物、微生物、人以及其他构成的物质流不断循环更新的闭路生态系统，是科学家努力的方向。

　　但最初开展的封闭的BLSS设计和空间应用研究，无论是在俄罗斯还是美国的实验中，绿色植物都是缺席者。

　　担此重任的是单细胞藻类，但俄罗斯科学家后来发现，尽管藻类放氧和吸收二氧化碳的能力较强，但吃起来却口感差，营养单一。如何建立包含粮食蔬菜等高等植物的“太空农场”成了俄美科学家的研究重点。