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在模拟太空舱“绿航星际”180天,是种什么体验?且看4名志愿者的地外生存

2019/10/10 0:11:47

在模拟太空舱“绿航星际”180天,是种什么体验?且看4名志愿者的地外生存

12月14日11时许,在位于深圳的太空科技南方研究院,唐永康、罗杰、吴世云、仝飞舟4名志愿者走出370平方米的密闭模拟太空舱,结束了180天自给自足的生活。他们逐个和守候在外的家人、朋友热烈拥抱,这标志着备受关注的“绿航星际”4人180天受控生态生保系统集成试验成功完成。

 

人类探索太空的脚步从未停止,如何在星际空间长期生存更是科学家们研究的焦点。此次试验技术负责人、中国载人航天工程航天员系统副总设计师李莹辉认为,这次180天的试验,为未来的深空探测和地外生存获得了宝贵的试验数据,是掌握地外星球基地生命保障系统技术的重要开篇。

 

面向未来星际飞行和长期驻留,探索解决地外生存问题

 

4名志愿者于今年6月17日进舱,12月14日出舱,目前4人状态良好,克服了密闭环境带来的身心挑战,各项生理心理指标也未见明显异常。

 

180天里,舱外科研人员和舱内志愿者一起,圆满完成了各项科研试验任务。5类25个品种植物茁壮生长,两大学科21个参试项目有序实施,实现了两大学科1700余项数据的连续采集。试验实现了4名志愿者所需氧气、水的再生式供应,以及部分食物的再生式供给。志愿者们还参与完成了18项医学试验,积累了大量珍贵的科研数据。

 

李莹辉介绍,这次试验是一个面向未来星际飞行和驻留、科学与技术并肩前行的探索性项目。在人类实现近地轨道的太空长期驻留后,地外星球基地一定是下一个目标,但不管是月球还是火星,首先要解决人在外星球的生存和健康问题。这次试验的核心任务就是对第三代环境控制和生命保障技术的前瞻性探究。

 

她解释说,第一代环控和生保技术,就是我国载人航天过程中正在使用的“携带供给型”。它主要用于近地轨道的短期飞行,食物、饮用水和氧气随着飞船或“天宫”带上轨道。第二代属于“物理化学再生”,可以实现在太空轨道上水和大气的循环利用,但还无法解决食物的自我供给。目前国际空间站和未来的中国空间站使用的也是第二代技术。第三代属于生物再生技术,通过动植物培养、废水废物处理、大气调控,在太空中实现人类所需要的食物、大气和水的高效循环再生。这一技术主要针对星际长期驻留,在空间站运行期间也会尝试,比如中国航天员未来在空间站很可能吃到自己种的新鲜蔬菜。

 

同时,此次试验也探索长期密闭隔离产生的心理变化如何进一步导致生理变化,以及不同星球节律变化对人体健康的影响。因此试验中设计了火星时的作息,探究人类在火星时条件下的生物节律和睡眠特征。未来,中国航天员在空间站驻留一般会是半年一换,这次试验所采集研究的大量数据,将对保持航天员的身体心理状态健康发挥重要作用。

 

长期密闭试验,终日不见阳光,志愿者生理心理均面临巨大挑战

 

4名志愿者中,唐永康是指令长,负责舱内事务的决策和调度协调,并指导植物管理。他也是试验的设计者之一,是中国航天员科研训练中心环控生保研究室副主任。罗杰负责植物管理,是深圳市农业科学研究院科研人员,吴世云是深圳市太空科技南方研究院科研人员,负责试验平台的运行保障,承担大气、水、固体废物试验项目,负责舱内最脏最累的活,他俩来自社会招募。唯一的一名女志愿者仝飞舟是航天员教员,她是中国航天员科研训练中心航天员选拔训练研究室助理研究员,这次主要负责试验乘组的饮食保障。

 

对志愿者来说,180天的密闭试验意味着外面的世界近在咫尺,却又远在天边。舱内的物质闭合度非常高,氧气达到100%,水达到99%,食物达到70%,也就是说,绝大部分的生活所需都得依靠他们所种植的植物和设备来自给自足。这也是我国有史以来参与人数最多、时间最长的受控生态生保系统试验,挑战难度非常大。

 

吴世云形容,舱内没有地球上日出而作日落而息的时间感,每天按照既定日程和程序来工作、休息。特别是在火星时,只能依靠自身的感觉,饿的时候就吃,累了的时候就休息。舱内吃多吃少要看产量,每份物资都代表着能量和设备的消耗和投入。

 

长期密闭试验,终日不见阳光,给志愿者带来巨大挑战。其中两名男志愿者参与的180天无水洗浴试验项目,尤其带来生理和心理上的不适。志愿者们有时候情绪低落、压抑,只能通过运动、看书,或是和同伴沟通来解决,舱外的支持团队也会采取志愿者家人的情感支持、同事朋友的社会支持等方式来缓解心理问题。

 

唐永康说,他感觉最困难的时期出现在第72天到第108天的试验中期,乘员在生理和心理上进入疲惫期。当时在火星时阶段,每天都在倒时差。仝飞舟认为,最艰难的时期是刚进舱时,因为对一切不熟悉,做起来比较慢。她最高兴的时刻,是收到景海鹏和陈冬从太空送来的问候,并且和她天地共打太极拳。

 

食物、水和氧气主要源自植物,每天能提供两公斤蔬菜

 

太空试验舱建在太空科技南方研究院大楼内部,模拟成太空舱的形状,共分为8个舱段,包括乘员舱、生保舱、生物舱、资源舱等,接近于一个篮球场的大小。

 

两个乘员舱位于舱体最高部的第三层,主要功能是工作、体育锻炼、餐饮、休息和个人卫生,其中一个有跑步机、自行车,是志愿者们进行锻炼的区域。另外一个是仝飞舟的卧室。舱内空间设计比较巧妙,隔板拉开之后就分隔出了一个私密的空间,挡板放下来就成为了一张一人多宽的床。

 

试验舱中心部位的资源舱是废水废气废物的处理舱段,卫生间也在这个区域。这里的设备能完成对大约1400公斤固体废物的处理,包括舱内植物不可食用部分以及志愿者的固体排泄物等,并实现固体废物的循环利用。密闭空间生活180天过去,这个废弃物处理的资源舱气味并非让人难以忍受,说明废弃物微生物处理循环系统经受住了考验。

 

太空舱内,整个试验平台运行平稳,舱内温湿度以及微量有害气体环境得到有效控制,各项指标均控制在安全范围内。

 

食物、水和氧气这些生存必备物质的最主要来源是植物。太空舱4个生物舱里种植了25种植物,是一个生机勃勃的区域,也是高科技蔬菜种植基地。种植面积最大最主要的绿叶蔬菜是生菜和油菜,共生产了90千克。生物舱内还种植有小番茄、草莓。截至第160天的统计数据显示,舱内25种植物已经收获360千克新鲜食物,仅蔬菜每天就能提供2千克。对志愿者来说,食物不用担心,氧气也足够了。

 

结束180天试验后,4名志愿者还将接受1个月的医学检查,舱体内部系统还将进行1个月的数据采集和试验,以保证科学数据的连续性。