航天员的生活 航天员太空中能否长期生活 中国“月宫一号”给答案

仰望星空空测试人类如何摆脱大罐子里的摇篮

宇航员能在远离地球的太空中长时间生活吗？中国“龚玥一号”研究团队经过14年的不懈努力，相关研究已登上世界高峰

本报记者刘玉宇

2017年底，人们谈论的事件之一是中国科学家潘建伟入选2017年英国杂志《自然》十大人物。然而，很少有人注意到，2017年《自然》最佳科学图片中也有中国科学家的身影:在一张名为《隔离区》的照片中，一名志愿者正通过一扇紫色灯光的圆形封闭窗户，在一个装满植物的实验舱里做实验。这张照片是由“龚玥一号”研究团队拍摄的。

“从明天开始，关心粮食和蔬菜。我有一所面朝月亮、春暖花开的房子。”这不是海子那样的抒情，而是“龚玥一号”团队每天都需要非常严谨对待的科学实验——“龚玥365”计划，即在三个完全密封的圆柱形“大坛子”中生活365天。“龚玥一号”是我国第一个、世界第三个载人生物再生生命支持基金会综合封闭实验系统，也是世界上第一个成功的四生物环节系统。

为了这个实验，“龚玥一号”的研究团队苦心研究了14年，从“无人相信”到“成功运行”，最终使我国的“闭环生物再生生命支持”技术达到世界一流水平。

迷恋——有梦想的人是幸福的

“太空之父”齐奥尔科夫斯基曾说:“地球是人类的摇篮，但人类不可能永远被束缚在摇篮里。”“闭环生物再生生命支持系统‘龚玥一号’是一个可与地球媲美的‘微生物圈’，可以实现宇航员长期远离地球生活的目标。”“龚玥一号”的首席科学家刘宏说。

这是当今世界上最先进的闭环生命保障技术，是未来载人深空空探测所需的十大关键技术之一，如月球、火星基地等。在这个很少有人关注的领域研究了十多年，刘宏并不觉得苦。她经常在开学典礼上告诉新生“有梦想的人是幸福的”，希望进入学校的年轻人有坚定的理想信念，坚持不懈地追求。在生物再生生命支持技术领域不断探索，是刘宏的“幸福”。

刘宏教授是北航生物与医学工程学院的博士生导师空，国际宇航科学院院士，俄罗斯自然科学院外籍院士。她个子不高，把长发整整齐齐地挽成一个发髻，说话一字不漏。

1989年，由于严谨的治学态度和良好的俄语基础，刘宏成为莫斯科大学的一名在校生。当时恰逢苏联政局动荡，当地物资极度匮乏。很多留学生发现了商机，开始兼职做生意。他们从中国购买商品，带到苏联出售。他们一转手，就赚了将近十倍的利润。

在90年代的中国，普通人的收入水平普遍较低，很少有人对如此巨大的利润无动于衷，但刘宏没有。她说:“国家每个月都给补贴，这就够了。”说起那些“坏人”的时候，她的眼睛里有一种朦胧的光芒。“他们中的很多人已经移民了，现在几乎没有人在做科学研究”，随之而来的是长时间的沉默。

1994年，刘宏从莫斯科大学获得环境保护博士学位回国，一直在环境与生态领域进行探索。1998年，美国、俄罗斯、日本、加拿大等16个国家开始建设国际空站时，中国希望积极参与国际空站计划。然而，为了防止太空技术的扩散，一些拥有主导力量的国家拒绝加入中国。

回顾这段尘封已久的往事，刘宏依然义愤填膺:“他们一开始不希望中国加入，还诬称要你提交申请，让你出示所有证件，然后拒绝你。”带着强烈的爱国主义，这种被拒绝的感觉让她很不舒服。

看到上世纪70年代苏联研发的“生物再生生命支持系统”，刘宏终于找到了自己的兴奋点:这辈子我也要这么干！如果实验能够高度封闭甚至完全封闭，地球之外人类的存在将解决时间、资源等一系列问题。

刘宏和她的团队瞄准国家载人深/

实验志愿者正在植物舱内采集植物。本报记者刘玉宇摄

毅力——从“没人相信”到“不敢相信”

“如果你知道自己要去哪里，那么整个世界都会为你让路。”对于刘虹来说，这鸡汤只适用前半句。她知道自己要做什么，要完成什么，但她面临着许多障碍。没有人看好这个项目，也没有人知道从何下手。

她一遍又一遍地做实验，同时又热切地翻阅俄罗斯文学。在有限的相关资料中发现的每一条“线索”都能让她兴奋不已。

从无到有，以刘宏为首的“龚玥一号”研究团队不断完善方向，舱内适用的生物筛选从大型动物到蚕再到黄粉虫，实验一步步形成。

探索总是艰难的。在取得突破之前，刘宏团队的研究经常被嘲笑为“纸上谈兵”。那些年，她去参加国际学术研讨会，在台上演讲的时候，明显听到了不友好的声音，夹杂着嘲笑和怀疑，茶歇的时候也没有人愿意和她交流。面对冷遇，她没有一笑置之，而是固执地转过身，继续埋头于实验研究。

“月宫一号”是为了测试月球基地的生命保障系统而设计的。要把它变成现实，光靠理论和数据是不可能的，但需要场地、资金和人力物力的全力支持。但十几年前，任何人都很难有这样先进的想法，理解和支持她。甚至有人说:“你的项目太远了，科研经费要照顾到重要的、能看到成果的项目。”

在那段时间里，刘宏成了一名“推销员”。她一遍又一遍地写申请和做报告。会上，她极力推荐“龚玥一号”。

终于在2012年，“龚玥一号”项目获批，实验舱建在北航校园曾经展示教学飞机的地面上。因为能承受几吨的飞机，地面承载能力足够强，可以省去打基础的步骤。

示范、立项、选址、建设的每一步都不容易。

2012年是刘宏一生中最累的一年。日常教学照常进行。课后，我们不仅要专注于实验，还要为“龚玥一号”实验舱建设的每一步操心。实验舱内有固体物质、空气体和水三大循环，可以满足实验人员长期居住，对设备要求很高。在资金有限的情况下，如何将每一分钱的效用最大化，每一种设备应该使用什么水平，如何让厂商满足需求供给...一个又一个问题接踵而至，毫不夸张地说，她在梦中思考解决方案。

说起六年前的建设过程，刘宏还是很感动的。“这些设备很多都是爱国企业家支持的，有些厂家是专门为我们生产的。比如植物生长的光源在舱内，市场上的民用光源达不到实验标准；空调整设备，厂家只收少量费用；还有实验者吃的无公害绿色猪肉，厂家也给我们赞助了标准最高的猪肉。感谢这些有梦想有爱国情怀的企业家。如果没有他们的支持，这个实验舱的成本至少会翻倍！”刘宏说，初始账户至少存了2000万元。“但这个经验不值得推广。我们被迫存钱。”

当实验舱即将完工时，俄罗斯科学家仍然不相信刘宏和他的研究团队能够达到如此高的技术水平。2013年元旦，“龚玥一号”团队给俄罗斯科学朋友发了一张电子贺卡，附上了“龚玥一号”的几个样品。这些俄罗斯科学家在新年晚会上打开这张贺卡，一致“称赞”:“他们真的很会画画！”

知道这一点后，刘宏并没有生气，而是将这些科学家加入了即将召开的国际学术交流会议的邀请专家名单中。

2013年冬，“龚玥一号”建成并成功试运行，邀请多位外国科学家来华进行学术研讨。刘宏至今还记得这位俄罗斯科学家的反应:他在实验基地入口处站了近一分钟，然后慢慢走进去，在面积只有100平方米的实验舱周围来回看了近一个小时，仍然不相信眼前的实验装置是真的。晚上10点左右，会议结束，科学家提议去实验舱。他担心白天看到的只是一个“假”的假设备，到了晚上就会停止或“消失”。刘笑了笑，欣然邀请他随时参观实验舱。

这位震惊的俄罗斯科学家在红皮书上写了整整一页。

然而，他的热情犯了一个小错误。因为听不懂中文，他分不清留言簿的正反面。结果，他把留言簿的最后一页写反了。知道自己写反了，他要求自己必须再写一遍，以示敬意。因此，珍贵的留言簿上有两条完全相同的信息。

2014年5月，“龚玥一号”成功进行了为期105天的封闭实验，实现了高稳定性和封闭性，成为全球首个成功的四生物链系统。当年9月，该项目以第三名的成绩入选“新中国65年引进智力十大成果”；2015年初，“龚玥一号”团队再次获得“2014北京模特”特别奖。

在国际会议上，刘宏的团队不再被排除在外，美国宇航局特别邀请刘宏讲课。面对突如其来的热情，刘宏很平静。她说:“我只说我们现在达到的技术水平，核心技术内容我就不说了。”

心灵——船舱里的生活严肃而生动

目前，世界上封闭时间最长、封闭程度最高的“龚玥365”计划仍在进行，客舱实验志愿者正在进行第三堂也是最后一堂课。他们于年初1月26日进入机舱，预计5月15日抵达。

在“龚玥一号”实验基地，控制室入口处的倒计时牌有条不紊地提醒着时间的流逝，一个红色的中国结在一号舱门的手柄上静静等待着实验的成功。

二期升级后，目前的“龚玥一号”由一个综合舱和两个厂房舱组成。综合舱面积42平方米，是集客厅、车间、厨房、餐厅于一体的通讯室；每间植物小屋占地约50平方米，实验者将其视为“幸福农场”，种植小麦、大豆、玉米等粮食作物，以及胡萝卜、黄瓜、生菜等蔬菜作物，共有35种作物，分批次播种，每天都能感受到丰收的喜悦。

照片中的紫红色灯光是根据植物的生长状态调整的人工光源，控制植物的生长速度，保证实验舱内的氧气含量。

去年7月，当《新华每日电讯》记者第一次前往一号实验基地时，实验人员胡正坐在监控室里，目不转睛地盯着监控平台。她是第一批进入机舱的志愿者，离开机舱后已经安全度过了7天的隔离期。出发当天，北航党委书记张军院士、中国载人航天工程总设计师周建平院士、中国空站间工程副总设计师侯永清等前来为他们加油助威。

什么样的人才适合做客舱实验员？刘宏说，除了对祖国航天事业的基本热爱和过硬的身体素质外，还需要“比家”，才能经得起长期封闭生活的考验。因为在隔离封闭的环境中，缺乏足够的隐私空和单调的工作任务会增加实验者的孤独感和厌烦感，甚至长期隔离后会出现恐惧、愤怒等严重情绪。

实验者刘殿雷皮肤黝黑，说话缓慢，带有山东口音，符合刘宏“比较住宅”的特点。他也是第一批进入机舱的志愿者。回忆起船舱里的生活，他总结道:“我每天都很忙。”

普通人开门的七样东西:米、油、盐、酱、醋茶，实验舱里的生活也不例外。告别学校食堂的美食，刘殿雷每天的任务之一就是“磨面”:把小屋里的成熟小麦磨成全麦面粉。

他还记得第一天进舱的“尴尬状态”:那天，大家都计划午饭吃全麦馒头，就等着刘的脸色。他忙着磨，花了太多时间，导致没有时间做馒头；大家只好把食谱改成面条，发现全麦面团不够韧，一碰面条就碎；我不得不降低要求，所以那天中午吃了面汤。

黄粉虫是机舱实验人员食物中重要的蛋白质来源之一。黄粉虫最终被选中，从大生物到小生物再到微生物，绝非偶然。

之前的实验证明，牛、羊等大型动物并不是理想的选择。因为在封闭狭小的房间空里，孤独的实验者在日常喂食中会对有限的动物产生感情。如果他最后为了生存而吃掉陪伴他、每天自己喂自己的动物同伴，他会有强烈的心理波动，有些实验者甚至会精神崩溃。

因此，“龚玥一号”研究团队提出昆虫应该是生命支持系统中的候选动物。昆虫不仅数量少，人们也不会与它们建立情感依赖，而且在繁殖过程中几乎没有环境污染。刘宏首先提出蚕是未来宇航员的蛋白质来源，然后筛选出黄粉虫。黄粉虫不仅能提供优质的动物蛋白，还能以系统中植物的秸秆和蔬菜的老叶为食，可作为系统废弃物处理的环节之一。

在实验志愿者的日子里，刘殿雷学会了吃黄粉虫，把黄粉虫放在锅里炸至酥脆，再用小麦碾碎做成面粉，蒸成馒头；或者用植物油炒一下直接吃。他嘲讽道:“黄粉虫油炒后的味道和炒蚂蚱差不多。可以用四个字概括为‘香、嫩、脆、脆’。回味微苦，但香味回味悠长！”实验舱里有无线网络，他还时不时在朋友圈炫耀自己的厨艺。

除了实验任务，实验者也有一些空余时间。每个人都会读文学、写论文、听广播、练习书法、骑自行车等。胡匪警说:“我不能照顾无聊。”

自信——仰望星空空

每个实验者都住在综合舱的“胶囊公寓”里。卧室长约2米，宽约1.5米。一张宽约1.2米的小床占据了大部分房间空。床边有一把折叠椅，靠墙有一张小书桌，墙上安装了壁挂式开放式储物柜。

从早上6: 30起床，量血压，称重开始，我们一日三餐，每个人都有一个负责任的实验项目。到了晚上11点，大家都很累了。

实验志愿者高涵将舱内生活概括为“住上面，住下面”:“住上面”意味着这里有生命支持的基础；“生活之下”的意思是，在这里的每一天，每个人的大事小情都是实验，而所有的细节，包括情绪波动，都会变成数据，所以不能简单地称之为生活。所有这些看似微不足道的积累，都是为了未来人类能够在地球之外舒适地生活。

“龚玥一号”研究团队将通过电话访谈和日志分析，了解实验者情绪和需求的心理状态变化；一个由舱外30人组成的科研团队将24小时值班监控，并将利用行为表情分析软件对舱内实验人员的情绪变化进行分析。

当被问及第二组客舱飞行员王薇是否焦虑时，她也坦言:“焦虑，同年级的同学都在找工作，实验时间刚好错过秋招和国考。但我不后悔。我后悔进舱一年，后悔一辈子没进舱。”

除夕之夜，“龚玥365”计划仍在有序进行。高涵说:“对我们来说，庆祝节日没什么不同。我们仍然需要按照时间表完成工厂的日常维护，并做好健康和情绪记录，空与气体、材料、工厂和微生物、水处理、固体废物处理、可靠性分析等相关的采样。不过大家也都在螺壳里做了道场，用有限的食材做了一顿四菜一汤的丰盛晚餐。”

1月26日，“龚玥365”计划开展260天，也是第二批独立连续生活200天的实验志愿者，打破了俄罗斯科研人员创造的连续在生物再生生命支持系统停留180天的世界纪录。今年5月，当“龚玥365”计划结束时，一项新的世界纪录将被创造。

目前，“龚玥一号”研究团队获得了大量有价值的实验数据，为我国未来深空空探测生物再生生命支持系统积累了大量科学数据，也使我国在空间生物再生生命支持领域走在了世界前列。

一个起初没有多少人喜欢的梦想打破了世界纪录，成为中国人的骄傲。刘宏意识到他生活中的“巨大收获”。“我觉得这样的生活真的很值得。”刘宏说，自2004年开始我们的研究以来，在过去的14年里，许多年轻的人才投入其中，做出了巨大的贡献。有些人留下了名字，更多的人只留下了背影，但每个人都同样快乐。“这是我们在这里读到的明星空梦。”对于未来的科学研究，刘宏非常有信心:“以终点为起点，我们仰望星空空永不停歇！”