嫦娥三號探測器探訪月球，“嫦娥”和“玉兔”在“月宮”中互拍，人類什么時候也可以在月球上長期生存？鮮為人知的是，我國地面隱藏著一個剛建成的“月宮一號”，正在為此做著超前準備。

“因為月球高輻射和微重力的環(huán)境在地球上極難模擬，目前地面實驗只是在做生命保障系統(tǒng)的封閉性物質(zhì)循環(huán)實驗上完善。”負責(zé)人劉紅教授介紹，為滿足實驗人員生命需要，密閉的“月宮一號”中種植糧食、水果和蔬菜。

美國宇航局近日傳出2015年“帶植物去月球”的計劃，而我國在近20年的研究中，已經(jīng)完成了人和植物封閉共存的部分自給自足小型實驗，小麥、水稻、大豆、花生、甜椒、胡蘿卜、西紅柿、芫荽等十余種蔬菜糧食也已經(jīng)通過了模擬環(huán)境的考驗，等待著到月球生長的那天。

負責(zé)人劉紅透露，在寬闊的“月宮一號”，不僅種有蔬菜，還將有糧食和水果，滿足實驗人員的全部氣體、水和食物的需要。

生保系統(tǒng)核心：植物

“我們小時候，覺得人登上月球是不可想象的夢，可現(xiàn)在我國也能輕松實現(xiàn)，很難說有一天，人類不會把植物種上月球。”劉紅是北京航空航天大學(xué)生物與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院空間生命科學(xué)與生命保障技術(shù)中心主任，她對自己的研究很樂觀。她多次實驗的空間生物再生生命保障系統(tǒng)，就是要解決土生土長的地球人，登上太空后吃什么，呼吸什么，能生存多久的難題。

如何支持人類在太空長期健康生活，長達數(shù)月甚至數(shù)年？科學(xué)家的共識是必須依靠一套空間生物再生生命保障系統(tǒng)(BLSS)，國內(nèi)也稱之為受控生態(tài)生命保障系統(tǒng)(CELSS)。

這套目前世界上最先進的閉環(huán)回路生命保障技術(shù)可以被通俗地解釋為，在月球或火星等太空環(huán)境中，將有限資源進行反復(fù)處理與再生，從而源源不斷地生產(chǎn)食物、氧氣和水，確保為航天員提供最基本的生存必需品。因為航天時從地面向空間補給物資十分昂貴，在美國每千克花費1萬-10萬美元，而到月球和火星的長期空間飛行，幾乎不可能再補給。

在科學(xué)家基于空間環(huán)境特點，人工設(shè)計建造的密閉微生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)中，綠色植物，尤其是蔬菜，承擔(dān)了主要節(jié)點的重任。

光合作用下，綠色植物提供食物和氧氣，又將二氧化碳和其他廢物“變廢為寶”，植物還是水凈化的功臣，根系吸收和葉片蒸騰參與系統(tǒng)的水循環(huán)。微生物則擔(dān)負著下游的收尾工作，降解植物不可食用部分、乘員排泄物和生活廢水等，使他們再生為植物提供水分和養(yǎng)料，為動物提供部分食品，使食物再生循環(huán)。

早在20世紀60年代，載人航天開啟之前，俄、美等國就在考慮人類未來在外太空長期駐留的生命保障問題。建立由植物、動物、微生物、人以及其他構(gòu)成的物質(zhì)流不斷循環(huán)更新的閉路生態(tài)系統(tǒng)，是科學(xué)家努力的方向。

但最初開展的封閉的BLSS設(shè)計和空間應(yīng)用研究，無論是在俄羅斯還是美國的實驗中，綠色植物都是缺席者。

擔(dān)此重任的是單細胞藻類，但俄羅斯科學(xué)家后來發(fā)現(xiàn)，盡管藻類放氧和吸收二氧化碳的能力較強，但吃起來卻口感差，營養(yǎng)單一。如何建立包含糧食蔬菜等高等植物的“太空農(nóng)場”成了俄美科學(xué)家的研究重點。

高輻射和微重力極難模擬

但如何讓綠色植物在殘酷的月球環(huán)境里生長，忍受從零下175攝氏度到零上120攝氏度巨大溫差，忍受長達十幾天的漫漫黑夜，以及微重力等環(huán)境？

這些即將承擔(dān)大任的植物，需要滿足一系列在狹小、密閉、微重力、超真空、強輻射的空間環(huán)境生存特點，還要能發(fā)揮食物生產(chǎn)、大氣再生與凈化、水分再生與凈化和廢物處理與再生等一種或幾種作用。

植物是整個生保系統(tǒng)的核心部分，篩選的植物合適與否在很大程度上決定著試驗的成敗。

那些體積小、培養(yǎng)技術(shù)簡單、易于繁殖和移植，遺傳性狀穩(wěn)定、生長快、周期短、產(chǎn)量高、可食部分比值高，抗病和抗逆性強的植物優(yōu)先被挑選，科學(xué)家還注意到，主要作為食物的它們，要符合人們的飲食文化習(xí)慣，并能滿足食譜的多樣化，還要具備一些本國特點。

微生物領(lǐng)域的金針菇、平菇、酵母菌，藻類中的螺旋藻、小球藻等，還有研究中我國首次引入的水生蕨類植物紅萍成為科學(xué)家選中的第一批實驗者。

研究初期，歐美各國均把目標(biāo)集中在葉菜類上，希望為宇航員提供新鮮蔬菜，實驗中生菜成為外國科學(xué)家的最愛。

我國也把目標(biāo)集中在葉菜類上。1997年，我國航天醫(yī)學(xué)工程研究院聯(lián)合中科院的多家研究所進行了植物選育，從十幾種葉菜類蔬菜中選出生菜、油菜、白菜和豌豆苗，實驗證實，其中更符合我國人口味的油菜和白菜被認為是非常理想的“太空食品”。而豌豆幼苗則勉強通過了密閉環(huán)境的考驗。

聯(lián)合研究團隊在試驗結(jié)論中不無擔(dān)憂：“這些通過地面實驗或短期空間搭載實驗篩選出的物種，是否確實可行，還必須進一步通過大量地面模擬和空間飛行試驗進行驗證”。

上月底，英國《新科學(xué)家》周刊網(wǎng)站報道稱，美國航天局正在開發(fā)一個含有5天空氣用量的密封種植罐，罐內(nèi)的植物種子可以在浸泡過營養(yǎng)液的過濾紙上發(fā)芽。這個重1公斤的小“溫室”將成為某次不載人的登月行動中的一個付費搭載項目，行動很可能計劃于2015年底由月球捷運公司完成。

這次行動成為人們對真正的植物在月球上生長最切近的期盼，受限于航空器的空間和重量限制，我國實驗室里的植物還沒有登上月球的福利。

“因為月球高輻射和微重力的環(huán)境在地球上極難模擬，目前地面實驗只是在做生命保障系統(tǒng)的封閉性物質(zhì)循環(huán)實驗上完善。”劉紅介紹說，但十年前，俄羅斯就在國際空間站建成了“空間溫室菜園”，20余次植物培養(yǎng)試驗培養(yǎng)了甜豆、番茄、小麥和生菜等多種植物。