仰望星空，在“大罐子”里嘗試擺脫“搖籃”

航天員在遠(yuǎn)離地球的太空中能否長(zhǎng)期生活？中國(guó)“月宮一號(hào)”科研團(tuán)隊(duì)14年不懈努力相關(guān)研究攀上世界巔峰

新華社電 記者劉婧宇 《自然》雜志2017年度最佳科學(xué)圖片中，一幅名為“ISOLATION ZONE”（隔離區(qū)）的照片中，透過(guò)一個(gè)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(shí)驗(yàn)艙中做實(shí)驗(yàn)。這張照片拍攝自“月宮一號(hào)”科研團(tuán)隊(duì)。

“從明天起，關(guān)心糧食和蔬菜。我有一所房子，面向月球，春暖花開(kāi)。”這不是類似海子般的抒情，而是“月宮一號(hào)”團(tuán)隊(duì)每天需要極其嚴(yán)謹(jǐn)?shù)貙?duì)待的科學(xué)實(shí)驗(yàn)——“月宮365”計(jì)劃，即在3個(gè)完全密閉的圓柱形“大罐子”中生活365天。“月宮一號(hào)”是我國(guó)第一個(gè)、世界上第三個(gè)生物再生生命保障地基有人綜合密閉實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，更是世界上第一個(gè)成功的四生物鏈環(huán)系統(tǒng)。

為了這個(gè)實(shí)驗(yàn)，“月宮一號(hào)”科研團(tuán)隊(duì)苦心鉆研14載，從“沒(méi)人相信”到“成功運(yùn)行”，終于使我國(guó)“閉環(huán)回路生物再生生命保障”技術(shù)達(dá)到了世界一流水平。

癡心——有夢(mèng)想的人是幸福的

“航天之父”齊奧爾科夫斯基曾說(shuō)過(guò)：“地球是人類的搖籃，但人類不可能永遠(yuǎn)被束縛在搖籃里。”“閉環(huán)回路生物再生生命保障系統(tǒng)‘月宮一號(hào)是能與地球媲美的‘微型生物圈，可實(shí)現(xiàn)航天員在遠(yuǎn)離地球的太空長(zhǎng)期生活的目標(biāo)?！薄霸聦m一號(hào)”首席科學(xué)家劉紅說(shuō)。

這是一種當(dāng)今世界上最先進(jìn)的閉環(huán)回路生命保障技術(shù)，是未來(lái)月球、火星基地等載人深空探測(cè)所需的十大關(guān)鍵技術(shù)之一。在這個(gè)鮮有人關(guān)注的領(lǐng)域鉆研十幾載，劉紅不覺(jué)得苦。她經(jīng)常在開(kāi)學(xué)典禮上對(duì)新同學(xué)說(shuō)“有夢(mèng)想的人是幸福的”，希望入學(xué)的年輕人有篤定的理想信念并執(zhí)著追求。在生物再生生命保障技術(shù)領(lǐng)域孜孜以求地不停探索，就是劉紅的“幸?！?。

劉紅教授是北京航空航天大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱北航）生物與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院的博士生導(dǎo)師，也是國(guó)際宇航科學(xué)院院士和俄羅斯自然科學(xué)院外籍院士。她個(gè)子不高，披肩發(fā)整齊地挽一個(gè)發(fā)髻，講每一句話都很謹(jǐn)慎。

1994年，劉紅從莫斯科大學(xué)獲得環(huán)境保護(hù)專業(yè)博士學(xué)位回國(guó)后，一直在環(huán)境與生態(tài)領(lǐng)域探索。1998年，由美、俄、日、加等16國(guó)合作的國(guó)際空間站開(kāi)始建設(shè)時(shí)，我國(guó)就希望積極參與國(guó)際空間站計(jì)劃，但是掌握主導(dǎo)權(quán)的一些國(guó)家為了防止航天技術(shù)的擴(kuò)散，拒絕中國(guó)加入。

回想這段已被塵封許久的往事，劉紅仍憤憤不平：“他們一開(kāi)始就不想讓我國(guó)加入，但是還假惺惺地讓你遞交申請(qǐng)書(shū)，讓你把底牌全亮出來(lái)然后再拒絕你?！睉阎鴱?qiáng)烈愛(ài)國(guó)心，這種被排斥的感覺(jué)讓她很難受。

看到蘇聯(lián)在20世紀(jì)70年代研發(fā)出的“生物再生生命保障系統(tǒng)”，如同心被撞到一般，劉紅終于找到了自己的興奮點(diǎn)：我這輩子就要做這個(gè)！實(shí)驗(yàn)若能實(shí)現(xiàn)高度閉合、甚至完全閉合，人類在地外生存就會(huì)解決時(shí)間、資源等一系列問(wèn)題。

劉紅和她的團(tuán)隊(duì)瞄準(zhǔn)了國(guó)家載人深空探測(cè)的重大需求，開(kāi)始了漫長(zhǎng)的探索之旅。

恒心——從“沒(méi)人信”到“不敢信”

“如果你知道自己要去哪兒，那么全世界都會(huì)為你讓路”，這句雞湯文對(duì)于劉紅來(lái)說(shuō)，只適用前半句，她知道自己要做什么、要做成什么，但是面對(duì)的是障礙重重，沒(méi)有人看好這個(gè)項(xiàng)目，沒(méi)有人知道該從哪里入手。

她一遍遍做實(shí)驗(yàn)，同時(shí)如饑似渴地大量翻閱俄文文獻(xiàn)，從有限的相關(guān)材料中發(fā)現(xiàn)的每一點(diǎn)“蛛絲馬跡”都能讓她興奮。

從零開(kāi)始，劉紅帶領(lǐng)的“月宮一號(hào)”科研團(tuán)隊(duì)不斷改進(jìn)方向，艙內(nèi)適用生物篩選從大型動(dòng)物到蠶，再到黃粉蟲(chóng)，實(shí)驗(yàn)一步步成型。

探索總是艱辛的，沒(méi)有突破之前，劉紅團(tuán)隊(duì)的研究經(jīng)常被人笑為“紙上談兵”。那些年，去參加國(guó)際學(xué)術(shù)研討會(huì)，她在臺(tái)上做報(bào)告時(shí)明顯聽(tīng)到周圍有不友好的聲音，里面夾雜著嘲笑、懷疑，會(huì)議茶歇的時(shí)候也沒(méi)有人愿意和她交流。面對(duì)冷遇，她并沒(méi)有一笑了之，而是倔強(qiáng)地轉(zhuǎn)身，繼續(xù)默默埋頭于實(shí)驗(yàn)研究。

“月宮一號(hào)”是為測(cè)試月球基地的生命保障系統(tǒng)而設(shè)計(jì)，要將它變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，光靠理論和數(shù)據(jù)是不行的，得有場(chǎng)地，有經(jīng)費(fèi)，有人力物力的全套支撐。但在十幾年前，很難有人有如此超前的理念，理解并支持她。甚至有人說(shuō)：“你這個(gè)項(xiàng)目太遙遠(yuǎn)，科研經(jīng)費(fèi)要顧要緊且能看見(jiàn)成效的項(xiàng)目。”

那段時(shí)間，劉紅成了一名“推銷員”，她一遍遍地寫(xiě)申請(qǐng)、打報(bào)告，大會(huì)小會(huì)上見(jiàn)縫插針地推薦“月宮一號(hào)”。

終于在2012年，“月宮一號(hào)”項(xiàng)目獲批，實(shí)驗(yàn)艙就建在北航校園內(nèi)曾經(jīng)陳列教學(xué)用飛機(jī)的那塊地上，因?yàn)槟艹惺軘?shù)噸重的飛機(jī)，地面承壓能力夠強(qiáng)，可以省去打地基的步驟。

論證，立項(xiàng)，選址，建設(shè)，每一步都不易。

2012年，是劉紅有生以來(lái)最累的一年，日常教學(xué)照常進(jìn)行，課后不僅得盯著實(shí)驗(yàn)，“月宮一號(hào)”實(shí)驗(yàn)艙每一步的建設(shè)更得操心。實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)要實(shí)現(xiàn)固體物質(zhì)、空氣和水的三大循環(huán)，并且滿足實(shí)驗(yàn)員的長(zhǎng)期居住，對(duì)設(shè)備的要求非常高。在經(jīng)費(fèi)有限的情況下，每一分錢(qián)如何實(shí)現(xiàn)效用最大化，每種設(shè)備該用什么級(jí)別，如何讓滿足需求的生產(chǎn)廠家供貨……一個(gè)個(gè)問(wèn)題接踵而至，毫不夸張地說(shuō)，她夢(mèng)里都在琢磨解決辦法。

2014年5月，“月宮一號(hào)”成功進(jìn)行了為期105天的密閉實(shí)驗(yàn)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)很高的穩(wěn)定性和閉合度，成為世界上首個(gè)成功的四生物鏈環(huán)系統(tǒng)。當(dāng)年9月，該項(xiàng)目以排名第三的成績(jī)?nèi)脒x“新中國(guó)65年十大引智成果”；2015年伊始，“月宮一號(hào)”團(tuán)隊(duì)再次榮獲“2014北京榜樣”特別獎(jiǎng)。

在國(guó)際會(huì)議上，劉紅團(tuán)隊(duì)不再被冷落，NASA也專門(mén)邀請(qǐng)劉紅去做講座。面對(duì)突如其來(lái)的熱情，劉紅很淡定，她說(shuō)：“我只談我們現(xiàn)在達(dá)到的技術(shù)水平，關(guān)于核心技術(shù)內(nèi)容我一丁點(diǎn)兒也不說(shuō)?！?/p>

信心——仰望星空永不止步

每位實(shí)驗(yàn)員在綜合艙內(nèi)住的都是“膠囊公寓”，臥室約2米長(zhǎng)、1.5米寬，一張約1.2米寬的小床就占據(jù)了大部分空間，床邊放著一把折疊椅子，靠墻是一個(gè)小書(shū)桌，墻壁上安裝壁掛式開(kāi)放儲(chǔ)物柜。

從早晨6點(diǎn)半起床測(cè)血壓稱體重開(kāi)始，一日三餐分工協(xié)作，加之每人都有負(fù)責(zé)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，到晚上11點(diǎn)熄燈時(shí)，大家都很疲憊。

實(shí)驗(yàn)志愿者高寒將艙內(nèi)的生活概括為“生存以上，生活以下”：“生存以上”是指這里有生命保障的基礎(chǔ)；“生活以下”，說(shuō)的是在這里的每一天、每個(gè)人做的大事小情，都是實(shí)驗(yàn)，包括情緒波動(dòng)等一切細(xì)節(jié)都會(huì)轉(zhuǎn)成數(shù)據(jù)，所以也就不能簡(jiǎn)單稱之為生活。這一切看似瑣碎的積累都是為了將來(lái)人類在地外能夠舒適地生活。

“月宮一號(hào)”科研團(tuán)隊(duì)會(huì)通過(guò)電話訪談和分析日志來(lái)了解實(shí)驗(yàn)員情緒、需求等心理狀態(tài)的變化；艙外有30人組成的科研團(tuán)隊(duì)24小時(shí)值班監(jiān)控，會(huì)利用行為表情分析軟件分析艙內(nèi)實(shí)驗(yàn)員的情緒變化。

當(dāng)問(wèn)到二組的艙內(nèi)實(shí)驗(yàn)志愿者王偉是否焦慮時(shí)，她也坦言：“焦慮啊，同年級(jí)的都在找工作，實(shí)驗(yàn)時(shí)間剛好錯(cuò)過(guò)了秋招和國(guó)考。但是我不后悔，進(jìn)艙后悔一年，不進(jìn)艙后悔一輩子。”

除夕那天，“月宮365”計(jì)劃依然有條不紊地進(jìn)行。高寒說(shuō)：“過(guò)節(jié)不過(guò)節(jié)，對(duì)于我們來(lái)說(shuō)并沒(méi)有多大的區(qū)別。我們依然要按照日程，完成對(duì)植物的日常維護(hù)，做健康情緒方面的記錄，空氣、材料、植物、微生物相關(guān)的取樣，水處理，固體廢物處理，可靠性分析等等。不過(guò)大家也‘螺螄殼里做道場(chǎng)，利用有限的食材做出了四菜一湯的豐盛年夜飯。”

1月26日，“月宮365”計(jì)劃進(jìn)行了260天，也是第二組艙內(nèi)實(shí)驗(yàn)志愿者連續(xù)密閉獨(dú)立生活200天，打破了由俄羅斯科研人員創(chuàng)造的在生物再生生命保障系統(tǒng)中連續(xù)駐留180天的世界紀(jì)錄。今年5月份，“月宮365”計(jì)劃結(jié)束時(shí)，將創(chuàng)造新的世界紀(jì)錄。

目前，“月宮一號(hào)”科研團(tuán)隊(duì)已經(jīng)取得了大量寶貴實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，為我國(guó)未來(lái)深空探測(cè)生物再生生命保障系統(tǒng)積累了大量科學(xué)數(shù)據(jù)，也使得我國(guó)在航天生物再生生命保障領(lǐng)域走在了世界前列。

一個(gè)當(dāng)初沒(méi)有多少人看好的夢(mèng)想，最終打破世界紀(jì)錄，成為國(guó)人驕傲，劉紅體會(huì)到了生命中“極大的獲得感”?！坝X(jué)得這半輩子過(guò)得真值。”劉紅說(shuō)，我們的研究從2004年開(kāi)始到現(xiàn)在，14年間很多青年才俊都投入進(jìn)來(lái)，他們做了非常大的貢獻(xiàn)。有的人留下了名字，更多的人留下的只是一個(gè)背影，但大家都一樣高興，“這是我們大家念茲在茲的星空夢(mèng)?！睂?duì)于將來(lái)的科研，劉紅很有信心：“以終點(diǎn)為起點(diǎn)，我們仰望星空永不止步！”