今年8月3日23時59分拍攝于上海的最圓時刻的月亮。新華社記者 王 翔攝

透過一個泛著紫紅色光的圓形密閉窗口，一名志愿者正在種滿植物的實驗艙中做實驗。這是世界頂尖科學雜志《自然》發(fā)布的2017年最佳科學圖片中的一幅，圖中展現的正是“月宮一號”里的場景。

如果你看過科幻小說，想象過太空生存，你也許知道，當人類進行長時間、遠距離的深空探測，必須建設一個“地外生命保障系統(tǒng)”，原位循環(huán)再生人類生存所需的氧氣、水和食物。而這項技術在應用到空間前，要在地面構建地基模擬實驗驗證系統(tǒng)，進行系統(tǒng)的運行調控技術研究。

在北京航空航天大學，“月宮一號”團隊由此而生�！霸聦m365”實驗完成了全球最長時間的一次太空艙人工密閉生態(tài)系統(tǒng)生存試驗，使中國在載人航天生物再生生命保障領域走在了世界前列。在他們手上，科幻一步步變成了科學。

“在當時看來，這是一個遙遠的夢”

2018年5月15日，是劉慧永遠也忘不了的日子。

當北京航空航天大學校園中的一座白色圓頂建筑——“月宮一號”的艙門開啟，劉慧和另外3位志愿者走出艙外，把在“月宮”里種植的大豆、小麥、胡蘿卜、西紅柿、辣椒等，分發(fā)給艙外慶祝的人群。這意味著“月宮365”實驗成功結束。紀錄片《大國重器》第二季里介紹“月宮365”實驗時說，全球太空艙生存模擬密閉試驗此前最長的時間是180天，由俄羅斯創(chuàng)造，這次，中國挑戰(zhàn)的目標是365天。

事實上，從2017年5月10日到2018年5月15日，共有2個乘員組的8名志愿者在全封閉的“月宮一號”實驗艙中連續(xù)駐留370天，比原定的365天又增加了5天，系統(tǒng)閉合程度達98%。

入艙前一晚，有記者問劉慧：是什么使你有勇氣接受這樣一個長期密閉實驗的任務？她毫不猶豫地回答：是劉紅教授十年磨一劍的堅持和我們每一位“月宮人”的月宮夢。

的確，為了這一刻，北京航空航天大學教授劉紅和她的“月宮一號”團隊已準備十多年。

2003年，神舟五號載人飛船成功發(fā)射并返回，中國成為世界上第三個把人送入太空的國家。一個問題擺在科學家面前：在近地軌道，宇航員賴以生存的物資可全部攜帶；如果人類進行更長時間、更遠距離的太空探索，這一難題該如何解決？

“靠攜帶供給或由地面補給，費用昂貴且技術上難實現�！币粋�新的研究方向在劉紅腦海中閃現——地外生命保障系統(tǒng)。

簡單地說，就是依靠“生物再生”的方式，在月球、火星基地，或是飛向火星的飛船中，構建一個類似地球生物圈的小型生態(tài)系統(tǒng)。

“在當時看來，這是一個遙遠的夢。很多人不理解，覺得這只是科幻�！钡珓⒓t堅信，科學家就是要關注10年、20年乃至百年后的技術需求。放眼世界，一些國家已陸續(xù)開展相關研究，她說：“中國人要在這個領域做出更多貢獻，甚至成為國際領先。”

這位兒時就喜歡抬頭看月亮、數星星的女教授，從2004年起，帶領團隊一頭扎進了地外生命保障系統(tǒng)的研究，真正從事起與太空星辰相關的工作。

外國專家參觀后寫下滿滿一頁紙的贊嘆

怎樣在地外環(huán)境中實現氧氣、水、食物等各種物質的循環(huán)利用，構建人工生態(tài)系統(tǒng)？這是所有載人航天大國都希望站上的技術制高點。此前，其他國家是在植物和人之間構建密閉生存系統(tǒng)，而劉紅決定，打造“人—植物—動物—微生物”的“四生物鏈環(huán)”。

從“二”到“四”，看起來只是數字的變化，要解決的卻是業(yè)內公認的兩個技術難題——有供人食用的“動物蛋白”問題和負責廢物處理的“微生物”問題。

經過反復研究、實驗，團隊在1000多種可食用昆蟲中，精選了富含蛋白質又易于飼養(yǎng)的黃粉蟲，解決了整個系統(tǒng)技術難點的“牛鼻子”；又在種類眾多的微生物中，找到生存在寒冷山洞或極熱高溫地帶、在人體體溫條件下無法生存的微生物。

這樣，“月宮一號”里物質的閉合循環(huán)就形成了：植物給宇航員提供食物，還能通過光合作用產生氧氣、通過蒸騰作用產生純凈的飲用水。植物中人不吃的部分，比如作物的秸稈、蔬菜的根和老葉敗葉，用來飼養(yǎng)動物（黃粉蟲），為宇航員提供優(yōu)質的蛋白和更合理的氨基酸配比。植物的不可食部分、人的排泄廢物、廚余和生活垃圾，通過微生物分解，變成二氧化碳進入到空氣中；從尿液中回收的水和氮素以及經過生物凈化后的衛(wèi)生廢水，用于灌溉培養(yǎng)植物。植物吸收了這些二氧化碳和水，不斷生長出新的食物。

當團隊在小場地里能做的實驗已經完成，就急需一個大的場地做系統(tǒng)實驗。一次跟著校領導走訪俄羅斯，在參觀完俄羅斯的密閉實驗系統(tǒng)后，時任北航校領導連連贊嘆，劉紅瞅準機會，立下軍令狀，“如果給我500平方米，我一定做出更好的�！庇谑�，“月宮一號”項目終于獲批，在北航新主樓西側拔地而起。

2013年元旦，“月宮一號”團隊給俄羅斯的科學友人發(fā)去新年祝福電子賀卡，附了上“月宮一號”的樣圖。這幾位科學家打開賀卡，一致“贊許”道：“他們‘畫’得可真好！”直到2013年冬天，“月宮一號”建設完成并成功試運轉，外國幾位科學家受邀來華進行學術研討，還是將信將疑的態(tài)度。

劉紅至今記得，一位俄羅斯科學家圍著占地不過百平方米的實驗艙來來回回看了將近一個小時，不相信眼前這個實驗裝置是真的。當天晚上10點左右，會議已結束，這位科學家提出還要去實驗艙看看，他擔心白天看到的只是“裝裝樣子”的假設備，夜里就會停掉或者“沒有了”。劉紅笑了笑，欣然邀請他隨時去實驗艙參觀。后來，這位被震撼到的俄羅斯科學家按捺不住激動，在留言簿上寫了一整頁贊語表達敬意。

“月宮一號”在建期間正值炎夏，常常是室外38攝氏度、艙內溫度40攝氏度，但團隊還是克服困難，在6個月內順利完工。在外人看來，這不過是3個圓柱形的“大罐子”，而團隊成員相信，在這個總面積160平方米、總體積500立方米的空間內，他們的“月宮夢”終將實現——“我有一所房子，面朝月宮，春暖花開”。

“進入‘月宮一號’，就像直接把你送到外太空”

早上7點鐘起床，量體溫、血壓，稱體重。洗漱完沖杯牛奶，一個饅頭就一盤生菜炒梅花肉便是早餐，盡管感受不到陽光照到身上的溫暖，但走到植物艙，和滿室的綠色打個招呼，仍然感覺朝氣蓬勃……志愿者褚正佩這樣向人介紹她在“月宮一號”里的清晨時光。

聽起來悠閑，但“月宮”里的生活不比地球，志愿者們承擔了重要的科研工作。艙內遵循“日出而作、日落而息”，但僅靠燈光啟閉模擬日出日落。劉慧說：“進入‘月宮一號’，就像直接把你送到外太空�！�

在模擬的“外太空”里，每組志愿者4人所需的全部氧氣和水、大部分食物，都要在1個綜合艙和2個植物艙里循環(huán)再生。有限的空間里，志愿者們栽培了5種糧食作物、29種蔬菜作物、1種水果，僅小麥就要每周收獲3次。他們常常打趣道：“我們就是未來月球上或者火星上的農民�！�

370天里，志愿者們重復“播種、收割和脫粒”這一植物耕作流程160余次，監(jiān)測記錄健康數據700余次，采集2000多個唾液、尿液、糞便樣品以及口腔、材料表面和空氣的微生物樣品，采集廢物處理系統(tǒng)樣品50余次。此外，他們還克服了幽閉環(huán)境內“遮窗”“斷電”“延遲出艙”等種種困難。

志愿者伊志豪說，“心理關”是他們要克服的最大難題。“在艙內的生活，就像處于一個密閉的臥鋪車廂，每天隔著小小的窗口看外面，但有時需要把窗口遮蔽起來，適應不同的環(huán)境，調試不同的參數。這時，就感覺車廂進了隧道�！�

當然，“月宮”生活不乏輕松有趣的時光。志愿者們可以上網、發(fā)微信、看視頻、玩飛鏢，一組4個人生活在“同一屋檐下”，如同“親兄妹”。

油菜、莜麥菜、西紅柿……利用艙內種出的簡單蔬菜，如何做出一頓可口的飯菜？這難不倒志愿者們。2018年2月15日，“月宮365”實驗進行到第280天時正值農歷除夕，大家在完成科研任務之余，用自己種植的食材包了餃子，做了果蔬拼盤和花饃，吃了一頓“月宮”里的年夜飯。

吃膩了蔬菜，想吃點葷的怎么辦？志愿者劉佃磊與“月宮一號”里的明星——黃粉蟲打交道最多，他用“香、嫩、酥、脆，回味悠長”來形容炒熟后黃粉蟲的味道，至今仍覺得是美味。

為了保證植物的產量與營養(yǎng)，植物艙的LED燈是智能的，其光強和光譜可以根據植物生長需求來調節(jié)，那么人在艙里待久了想曬曬太陽可以嗎？志愿者劉光輝對“月宮”里的光源最有研究，綜合艙特地安裝的“小太陽”，通過光學透鏡收集陽光，再利用光纖將光束導入艙內，讓志愿者們在“月宮”里也能“曬太陽”。

“記得隔一兩天要喝一次荊芥水，防止感冒�！薄霸聦m365實驗”期間，劉紅一直保持著與艙內成員的通話，而志愿者們也在“太空生存”中收獲了豐富的生活技能�！八�電工、做飯、保潔、種地、理發(fā)、攝影攝像等，這些技能我們都學會了�！眲⒒壅f，“這絕對是偉大又夢幻的經歷�！�

“以終點為起點，我們仰望星空永不止步！”

目前，“月宮一號”團隊已取得大量寶貴的實驗數據，他們一邊等待可以將生命保障系統(tǒng)帶到地外環(huán)境測試的合適機會，一邊繼續(xù)拓展系統(tǒng)在地面極端條件下的應用性。

“這個項目主要針對月球、火星等地外基地，同時還可以應用于高原、極地、島礁、深海、深地等具有重要國防或科研價值的極端環(huán)境，或者應用于現代農業(yè)、環(huán)境保護與生態(tài)科學研究中�！眲⒓t說。

參與過“月宮365實驗”的志愿者劉光輝，正通過自主創(chuàng)業(yè)，將月宮中一些技術產業(yè)化。“我們已經做出了第一臺集裝箱式植物工廠裝備，目前正在試運行狀態(tài)。”劉光輝說，雖然很忙，但他還是一直關注實驗室動態(tài)，相信“月宮一號”團隊會再接再厲、再鑄輝煌。

曾是志愿者的董琛已從當年的博士生成為一名人民教師。他給兒子起了個有紀念意義的小名——“航航”�！跋Ｍ麅鹤幽軅鞒泻教烊颂貏e能吃苦、特別能戰(zhàn)斗、特別能攻關、特別能奉獻的精神，甚至未來能夠作為宇航員遨游太空。”

曾經的團隊成員學成畢業(yè)，新鮮的年輕力量也在不斷加入。

“讀高中的時候，生物課本上提到的‘生物圈2號’（美國建的一座微型人工生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)）給我留下深刻印象，其失敗也令人扼腕。之后，在網絡上看到中國的‘月宮一號’，我又激動又振奮�！北本┖娇蘸教齑髮W2019級碩士研究生徐子昂說，他一直想加入“月宮一號”團隊，終于圓夢�！跋Ｍ�今后我們團隊能讓更多科幻變成科學�！�

回望過去，劉紅很感慨：“一個當初沒有多少人看好的夢想，最終打破世界紀錄，成為國人驕傲，我覺得這半輩子過得真值�！眲⒓t說，16年間很多青年才俊加入進來，有的人留下了名字，更多的人留下的只是一個背影，但大家都一樣高興，因為這是大家念茲在茲的月宮夢、星空夢。

對于將來的科研工作，劉紅和團隊成員信心滿滿：“以終點為起點，我們仰望星空永不止步！”

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“月宮一號”大事記

■ 2013年10月，“月宮一號”地基綜合實驗系統(tǒng)成功研制，這是中國第一個、世界上第三個月球基地生命保障人工閉合生態(tài)系統(tǒng)地基實驗裝置。

■ 2014年5月，“月宮一號”成功進行了中國首次長期高閉合度集成試驗，密閉試驗持續(xù)了105天。

■ 2014年9月，“月宮一號”研究成果入選“新中國65年十大引智成果”。

■ 2017年12月，世界頂尖科學雜志《自然》雜志在其官網上發(fā)布了2017年最佳科學圖片，共計14幅，“月宮一號”入選。

■ 2018年5月，“月宮365”實驗成功，這是世界上持續(xù)時間最長、閉合度最高的密閉實驗。

■ 2019年4月，“月宮一號”團隊榮獲“中國五四青年獎章”。

資料來源：“月宮一號”團隊