“月宮一號”總設(shè)計師　劉紅：我把科幻做成科學(xué)

我30多年的科研歷程，如同安排好了一般。回首凝望，走過的每一步，都是對未來的積淀

北京航空航天大學(xué)校園內(nèi)，一座名為“月宮—號”的白色圓頂建筑，引人關(guān)注。 走進(jìn)這座神秘的建筑，透過植物艙舷窗望去，一排排架子排列井然;在LED燈的照射下，架子上的植物綠意盎然，間或點(diǎn)綴著紅色或黃色的果實(shí)……這是“月宮一號”生物再生生命保障系統(tǒng)，一個由一個綜合艙、兩個植物艙組成的密閉空間，總面積l60平方米、總體積500立方米，可以提供多人所需的全部氧氣和水，大部分食物可循環(huán)再生。北京航空航天大學(xué)生物與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院教授劉紅，正帶著學(xué)生在里面緊張地忙碌著……

去年5月l5日，在這個系統(tǒng)內(nèi)，劉紅團(tuán)隊完成了世界上時間最長、閉合度最高的生物再生生命保障系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)：為期370天，系統(tǒng)閉合度高達(dá)98%，只有2%的外部供給，其余均為系統(tǒng)內(nèi)自給自足、循環(huán)再生，這為極端條件下人類的生命補(bǔ)給提供了可能，也標(biāo)志著我國在生物再生生命保障技術(shù)領(lǐng)域達(dá)到世界尖端。

劉紅，1964年生，北京航空航天大學(xué)生物與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院教授，“月宮一號”總設(shè)計師，國際宇航科學(xué)院院士，榮獲2019年“全國五一巾幗獎?wù)隆?。劉紅30多年從事環(huán)境保護(hù)和生命保障系統(tǒng)研究，所主持研究的“月宮一號”生物再生生命保障系統(tǒng)，曾完成世界上時間最長、閉合度最高的生物再生生命保障系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。

20年終一朝夢圓

“我的最大夢想，就是讓人類無論是在荒漠、極地，還是外太空，都能很好地生存”百年來，人類對地外星體的探索熱情，從未熄滅過。劉紅說她“時刻準(zhǔn)備著，為進(jìn)入外太空的人類提供足夠的生命補(bǔ)給”。

2003年，神舟五號載人飛船成功發(fā)射并返回，一個問題擺在科學(xué)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(jìn)行更長時間、更遠(yuǎn)距離的太空探索，靠攜帶供給，或由地面補(bǔ)給，費(fèi)用昂貴且技術(shù)上難實(shí)現(xiàn)。這一難題該如何解決？

一個新的研究方向在劉紅腦海中跳出：“地外生命保障系統(tǒng)”。

“在當(dāng)時看來，這是一個遙遠(yuǎn)的夢。很多人不理解，覺得還只是科幻?！眲⒓t說，科學(xué)家就是要關(guān)注10年、20年乃至百年后的技術(shù)需求。放眼國際，一些國家已陸續(xù)開展相關(guān)研究，“中國人要在這個領(lǐng)域做出更多貢獻(xiàn)，甚至成為國際領(lǐng)先?！眲⒓t暗想。

憑著這股勁兒，在蘇聯(lián)“人—植物”的“兩生物鏈環(huán)”地外生命保障系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，劉紅打造了“人一植物一動物—微生物”的“四生物鏈環(huán)”。從“二”提升到“四”，絕不只是數(shù)字的變化。要解決的，有供人食用的“動物蛋白”問題，還有負(fù)責(zé)廢物處理的“微生物”問題——這是業(yè)內(nèi)公認(rèn)的兩個技術(shù)難題。

經(jīng)過反復(fù)研究、實(shí)驗(yàn)，劉紅團(tuán)隊在1000多種可食用昆蟲中，精選出富含蛋白質(zhì)的黃粉蟲;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。技術(shù)難點(diǎn)由此突破。

從一個人到一支隊伍，從一間辦公室到一個實(shí)驗(yàn)空間，從一個夢想到一次偉大的勝利……“那些打不倒我的，終將使我強(qiáng)大?！眲⒓t團(tuán)隊始終秉持這樣的信念?！拔业淖畲髩粝?，就是讓人類無論是在荒漠、極地，還是外太空，都能很好地生存?！眲⒓t說。

世上沒有白走的路

雖然兒時就喜歡抬頭看月亮、數(shù)星星，但劉紅并未想到，自己一輩子會從事和星空有關(guān)的研究。

1983年，劉紅不顧家人反對，選擇就讀環(huán)境保護(hù)專業(yè)，“當(dāng)時是想要改變家鄉(xiāng)垃圾隨意堆、污水遍地潑的狀況?！鄙鲜兰o(jì)80年代末，劉紅被公派到莫斯科大學(xué)攻讀“環(huán)境保護(hù)和自然資源合理運(yùn)用”方向。她在一個咸水湖做了調(diào)研。受人類活動的影響，這個原本的淡水湖水源越來越少，加上半沙漠地區(qū)蒸發(fā)量高、降水量少，最終變成了接近海水的咸水湖。刮起風(fēng)來，“鹽沙塵暴”肆虐，很多良田變成鹽堿地。

調(diào)研結(jié)束后，劉紅堅定了將研究生命保障系統(tǒng)作為志業(yè)的決心，“地球生物圈就是人類的生命保障系統(tǒng);盡管它很龐大，但如果不愛護(hù)，也可能會消亡。研究保護(hù)地球生命保障系統(tǒng)，十分必要?！?/p>

從莫斯科回國后，劉紅先后在中國農(nóng)業(yè)大學(xué)和北京師范大學(xué)工作，研究范圍包括農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)和城市污染處理技術(shù)，直到最終落腳北京航空航天大學(xué)，她正式推開了地外生命保障系統(tǒng)研究的大門……

“世上沒有白走的路，只要踏踏實(shí)實(shí)地做，終會有收獲?！眲⒓t說：“以環(huán)境保護(hù)為出發(fā)點(diǎn)，以構(gòu)建人類生命保障系統(tǒng)為落腳點(diǎn)——我30多年的科研歷程，如同安排好了一般?；厥啄哌^的每一步，都是對未來的積淀?！眲⒓t心懷敬畏，心存感激……

心懷夢想的追夢人

“這個生命保障系統(tǒng)，究竟有什么用？”這是劉紅最常被問到的問題。

目前，實(shí)驗(yàn)雖取得巨大突破，但仍停留于地面試驗(yàn)。讓生命保障系統(tǒng)真正適應(yīng)地外環(huán)境，還需進(jìn)一步研究在空間環(huán)境下，如月球、火星表面以及微重力條件下的相關(guān)表現(xiàn)，通過對比來獲得矯正參數(shù)和矯正模型。

劉紅團(tuán)隊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(jī)會，一邊拓展系統(tǒng)在地面極端條件下的應(yīng)用性。“比如，在高原、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(yīng)用于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護(hù)與生態(tài)科學(xué)研究當(dāng)中。目前，青海無人區(qū)的一個在建科考站，正委托我們?yōu)槠渑鋫渖Ｕ舷到y(tǒng)?！眲⒓t說?！懊刻煲槐犻_眼，發(fā)現(xiàn)有這么多重要的事情要去做，就會精神抖擻、信心滿滿?！眲⒓t眼里閃耀著光芒，“每個人心底都有夢想，每天通過奮斗向著夢想的實(shí)現(xiàn)更近一步，是人生最幸福的事?！?/p>

如今的劉紅已是業(yè)內(nèi)領(lǐng)軍人物，今年2月還榮獲“全國五一巾幗獎?wù)隆薄５f，自己只是“一個實(shí)實(shí)在在的科學(xué)家與一個心『不夢想的追夢人”。

“做科研，要有科學(xué)家的精神與追夢人的情懷。”這是她對學(xué)生最常說起的一句話。在劉紅看來，科研與科幻有類似之處，想人之不敢想，想人之未曾想。但相比于科幻的驚心動魄，科研更像是一個細(xì)水長流的過程。一輩子把科幻做成科學(xué)，她躬耕不輟……