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劉志恒:民間可享空間技術(shù)“紅利”
——專訪國(guó)家空間科學(xué)專家委員會(huì)委員劉志恒
//agustinmoreno.com2014-07-01來(lái)源:文匯報(bào)
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  劉志恒,中國(guó)科學(xué)院微生物研究所研究員,國(guó)家空間科學(xué)專家委員會(huì)委員,中國(guó)空間科學(xué)學(xué)會(huì)生命起源與進(jìn)化專業(yè)委員會(huì)副主任,“伯杰氏”國(guó)際微生物系統(tǒng)學(xué)會(huì)終身成就獎(jiǎng)獲得者。關(guān)注外太空生命起源的劉志恒,早在1996年就提出,我國(guó)需要關(guān)注、重視建立外太空的受控生命保障系統(tǒng)。近日,記者就“月宮一號(hào)”試驗(yàn)采訪了劉志恒。

  文匯報(bào):為什么我們要進(jìn)行“月宮一號(hào)”試驗(yàn)?

  劉志恒:1993年,由美國(guó)、俄羅斯等16個(gè)國(guó)家參與研制的國(guó)際空間站(International Space Station,ISS)開始實(shí)施。第一批常駐乘員“遠(yuǎn)征1號(hào)”機(jī)組于2000年11月到達(dá)國(guó)際空間站,從此,國(guó)際空間站便一直有宇航員居住,居住的乘員一般在軌道上停留6個(gè)月左右。

  盡管我國(guó)當(dāng)時(shí)未能成為國(guó)際空間站的啟動(dòng)方,但計(jì)劃于2020年左右建成自己的空間站,開展地外生命探索。一個(gè)空間站的落成,運(yùn)輸、建設(shè)和居住都是問題。以火星為例,從地球到火星,單程需要一兩百天,往返大概需2年。按一個(gè)宇航員每天進(jìn)入循環(huán)的食物、液體和氣體總量為45公斤計(jì)算,3個(gè)宇航員組成一個(gè)機(jī)組,每天就是135公斤。在長(zhǎng)達(dá)幾百天的時(shí)間里,完全依賴攜帶式補(bǔ)給,笨重的實(shí)驗(yàn)艙進(jìn)入外太空都很難實(shí)現(xiàn);分多次攜帶,成本也必定十分高昂。因此,作為目前世界上最先進(jìn)的地基試驗(yàn)系統(tǒng)之一,“月宮一號(hào)”近期瞄準(zhǔn)的應(yīng)該是空間站建設(shè),遠(yuǎn)期應(yīng)該是月球、火星等空間基地建設(shè),讓人類能夠長(zhǎng)時(shí)間在外太空生存。

  文匯報(bào):從技術(shù)角度說(shuō),構(gòu)建生物再生生命保障系統(tǒng)的難點(diǎn)在什么地方?

  劉志恒:生態(tài)系統(tǒng)本就是個(gè)復(fù)雜工程,從專業(yè)角度說(shuō)是動(dòng)物、植物和微生物構(gòu)成一個(gè)閉合生態(tài)系。通俗地說(shuō),包括人、食物、水、氣體以及廢物回收利用等等。

  難點(diǎn)之一是品種的篩選。這次,“月宮一號(hào)”為什么選擇小麥作為主食,而不是水稻?首先,水稻“吃水”比小麥多。這次試驗(yàn)105天,3個(gè)人用了2.5噸水,很成功。假設(shè)換成水稻,就不一定了。其次,將來(lái)在失重條件下,水是漂浮狀,不可控。

  還有,微生物與微生物之間的“和諧相處”。承擔(dān)廢物回收利用的微生物,既可以是生產(chǎn)者,也可以是消耗者,因?yàn)樗袇捬跣秃秃难跣椭,不能在一起“打架”。就像植物?duì)光的敏感度也有不同。有的植物,夜里必須“關(guān)燈睡覺”;有的植物,喜歡夜夜“亮如白晝”。

  再次,在密閉空間中,植物、人與微生物如何達(dá)到平衡。一旦某些微生物的數(shù)量超標(biāo),植物可能會(huì)感染得病、枯黃,甚至死亡。

  據(jù)估計(jì),人體內(nèi)及表皮上的細(xì)菌細(xì)胞總數(shù)約是人體細(xì)胞總數(shù)的10倍。它們中的大多數(shù)都能夠與人體和諧相處,但有些也會(huì)致病。舉例來(lái)說(shuō),大腸桿菌本來(lái)是腸道微生物生態(tài)系的重要一員,在正常情況下,與人類相安無(wú)事,可如果它所在生態(tài)系統(tǒng)遭到損壞,其數(shù)量猛增,破壞了平衡,那就會(huì)引起腸炎,直接導(dǎo)致人拉肚子。

  最后,外太空環(huán)境的失重、高輻射等問題。我們?cè)诘厍蛏戏N莊稼,氣壓環(huán)境為一個(gè)大氣壓,“頭在上腳在下”;如果換到外太空,重力環(huán)境改變,難保不會(huì)變成枝葉朝下、腳根在上的情況。而且長(zhǎng)期處于失重條件下的人,骨質(zhì)容易疏松、肌肉也會(huì)萎縮、免疫力下降,這些航天醫(yī)學(xué)問題都是難點(diǎn)。

  文匯報(bào):您如何評(píng)價(jià)這次“月宮一號(hào)”的試驗(yàn)?

  劉志恒:總的來(lái)說(shuō),這次試驗(yàn)比較完善,比較成功!霸聦m一號(hào)”和“天宮一號(hào)”差不多是按照1:1的比例打造的,為未來(lái)空間站的建設(shè)奠定了良好基礎(chǔ)。而且,在這次試驗(yàn)中,“月宮一號(hào)”實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)再生100%的氧氣和水、55%的食物,總閉合度達(dá)到97%。

  同時(shí),它為我國(guó)載人航空航天事業(yè)的發(fā)展提出了許多具有參考價(jià)值的科學(xué)技術(shù)問題,比如發(fā)展空間工程學(xué)、生命科學(xué)等等的相關(guān)研究。

  最后,有助于提高國(guó)民科學(xué)素質(zhì)。在美國(guó),美國(guó)航空航天局的諸多試驗(yàn)與國(guó)民教育緊密相連。這次,由北航的老師和學(xué)生組成團(tuán)隊(duì),歷經(jīng)10年,共同完成試驗(yàn),無(wú)疑有助于提高普通百姓對(duì)我國(guó)航空航天事業(yè)的認(rèn)識(shí)和關(guān)注。

  文匯報(bào):在您看來(lái),我們與俄羅斯“火星520”計(jì)劃的差距在哪里?

  劉志恒:從工程技術(shù)角度說(shuō),硬件設(shè)備跟發(fā)達(dá)國(guó)家相比,確實(shí)還存在著一定的差距。比如,氣體的回收、凈化、檢測(cè)等設(shè)備的完整度和自動(dòng)化程度,有待進(jìn)一步提高。

  其次,試驗(yàn)的品種和種類不及美國(guó)和俄羅斯。這次,我們只有5種糧食作物、15種蔬菜作物、1種水果,好多品種還是借鑒國(guó)外經(jīng)驗(yàn)。像美國(guó)、俄羅斯,植物品種已經(jīng)有幾十種之多。

  再次,在微生物監(jiān)控方面,我們的技術(shù)還沒有發(fā)展到像美國(guó)、俄羅斯那么規(guī)范。目前,國(guó)際空間站內(nèi)已發(fā)現(xiàn)76種微生物,其中,包括致病細(xì)菌和真菌,以及能夠?qū)饘僭斐缮镄愿g的微生物。這些微生物會(huì)損害儀表盤、線路上的絕緣材料及其他類型的聚合材料。微生物的大量繁殖和材料的大量降解、耗損,會(huì)導(dǎo)致空間站內(nèi)設(shè)備運(yùn)行失靈?墒,從1993年到現(xiàn)在,國(guó)際空間站沒有發(fā)生一起由微生物引發(fā)的災(zāi)難性事件,可見,他們對(duì)微生物的監(jiān)控已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)高的水準(zhǔn)。在這點(diǎn)上,我們依然任重道遠(yuǎn)。

  最后,“月宮一號(hào)”105天的試驗(yàn),時(shí)間不夠長(zhǎng)。國(guó)際空間站一般是6個(gè)月輪換一次,6個(gè)月比3個(gè)月不是簡(jiǎn)單的“1+1”的概念,而是每多一天就多一分風(fēng)險(xiǎn),暴露的問題也會(huì)越來(lái)越多。

  文匯報(bào):您認(rèn)為像“月宮一號(hào)”這樣的生物再生生命保障系統(tǒng),有什么民用價(jià)值?

  劉志恒:伴隨航空航天技術(shù)不斷進(jìn)步,民間享受“技術(shù)紅利”越來(lái)越多。最早,尿不濕就是給航天員用的。還有電腦、用阿爾法射線消毒等等,都是航天技術(shù)的成果。

  這次,“月宮一號(hào)”嘗試用萵筍葉養(yǎng)蠶,如果成功,將來(lái)就不用大面積種桑樹,直接種萵筍就行,能節(jié)約耕地。

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