“月宫365”实验圆满成功（续）——北航“月宫一号”再创世界纪录

4 物质生活——闭合度98 %

在实验舱内完全依靠舱内的物资生活，氧气、水和食物在系统内循环再生。

说起在“月宫一号”中的生活，志愿者高寒用“生存以上，生活以下”几个字来概括。

生存以上即指“月宫一号”能够实现人类生存所必需的氧气、水和食物在系统内循环再生，可以为志愿者提供类似地球生态环境的生命保障。生活以下说的是在“月宫365”的实验中，志愿者们每天吃的食物，喝的水，排泄的废物，工作休息的时间，早晚身体的各项生理指标，甚至心理情绪出现的波动等，都会转换成为科学的数据，被记录下来，成为研究的重要参数，为以后其他环境中的生物再生生命保障系统，甚至月球基地等深空探测活动提供参考。这就要求志愿者们以科学严谨为目标，而不能以生活质量为目标。

此次“月宫一号”的系统闭合度达到了98% ，“如果一个人需要100kg食物，有98kg可以通过这个系统来满足，那么闭合度就是98% 。”刘红介绍，除了带一些肉食、佐料以及需要给植物补充的营养液外，团队要完全依靠舱内物资生活。

那志愿者在舱内都吃些什么呢？ 与2014年的实验相比，本次实验新增加一个植物舱，舱内蔬菜、水果等增加到了30种以上，土豆、西红柿、平菇、茄子等都是新增加的种类（图11）。除蔬菜外，食物中蛋白质的重要来源之一是黄粉虫。相比于牛、羊等大型动物，昆虫不仅饲养数量不大，人不会和其建立感情依赖，而且饲养过程中很少产生环境污染。黄粉虫不仅能提供优质的动物蛋白，还可以以系统中植物的秸秆、蔬菜老叶等为食，成为系统废物处理的环节之一。

图11“月宫一号”带来的蔬果

实验过程中，志愿者刘佃磊学会了吃黄粉虫，将黄粉虫放在平底锅中炒至酥脆，然后与小麦一起粉碎制成面粉，经发面蒸成馒头；或是用植物油炒熟直接食用。他调侃说：“油炒之后的黄粉虫味道与油炸蚂蚱味道类似，可以用4个字概括‘香、嫩、酥、脆’，余味微苦，但回味悠长！”

小麦是“月宫一号”生命再生保障系统中的核心粮食作物，不仅提供主食，还有着吸收二氧化碳、释放氧气、净化水源以及精神慰藉的作用。对于小麦，志愿者们以70天为一个周期进行循环种植。不断收割下来的小麦也在志愿者的巧手中被制作成面片汤、馒头、花卷、包子等食物。

5“月宫365”的生理与心理实验

“月宫365”实验中对志愿者精神状态进行全程跟踪记录（图12）。

隔离封闭的环境、缺少足够的隐私空间和单调的工作任务都会增加航天员的孤独感和无聊感，引起抑郁、焦虑等负面情绪反应。 曾有研究表明，人的情绪在任务全程中可能存在某种模型，负面情绪的出现或有规律可循，如研究清楚则可实施针对性的调节措施以规避负面情绪。

“月宫365计划”的重要内容是对志愿者们的精神状态进行全程跟踪记录。实验主要以3种途径来进行志愿者心理测量监控。 自我报告法，包括问卷法和实验法；通过电话访谈和分析日志来了解乘员情绪、需求等心理状态的变化；有视频录像等行为观察的手段，通过行为表情分析软件分析乘员的情绪变化等。

图12“月宫365”计划1组志愿者在舱内工作

2017年10月6日开始，“月宫365”开展了为期6周的遮窗实验。在完全遮挡自然光线的情况下，乘员们度过了全密闭无自然光照的实验阶段。在此期间，乘员们的新陈代谢、激素水平、睡眠、心率、体温、情绪、行为等各项生理和心理数据都被记录下来。

另一项重要的心理实验是原定于5月10日的志愿者出舱日期突然被推迟到了5月15日。为什么原本计划进行365天的实验，突然又增加了5天呢，原来这是“月宫365”实验“故意为之”。 由于各种原因导致的宇航员不能按规定日期返回地面的情况有很多，此次延迟出舱也是实验团“故意”模拟突发状况，而这完全是在舱内志愿者事先并不知情的情况下发生的。志愿者在这一过程中的心理和情绪变化也会通过填写量表和测试各项生理指标被记录在册。

“对于身处太空的宇航员来说，每延长一天，都是极端的考验。这次实验所积累的生理和心理数据，以及研究建立的调控措施和技术将会对未来保障我国载人登月、月球基地及火星探测等航天计划的顺利进行提供重要的理论和数据支持。”

关于下一步的研究计划，刘红谈道，“我们将在总结分析试验结果的基础上，进行空间站、月球/火星探测器搭载的小型生物再生生命保障系统实验装置研制，争取搭载机会，通过天地对比分析，获得矫正参数和模型，进一步为该项技术应用于太空奠定坚实的技术基础。”

链接：“月宫一号”背景

生物再生生命保障系统是保障人类在月球/火星等地外星球长期生存所需关键技术。“月宫一号”是北航刘红教授团队发明的空间基地生物再生生命保障系统地基综合实验装置，是世界上第一个成功的四生物链环的人工闭合生态系统（人-植物-动物-微生物），系统的闭合度和稳定性高于之前的俄罗斯和美国的同类系统，而此前俄罗斯和美国的系统均为人 -植物的两生物链环系统。此前国际上此类系统实验持续时间最长的是俄罗斯的BIOS-3的180天实验。

“月宫一号”一期系统于2014年5月20日完成了我国首次长期多人高闭合度集成实验（3人105天），系统闭合度达到97%，人所需的氧气和水100%在系统内循环再生，循环再生了55%的食物。“月宫一号”一期2个舱室的总面积100 m2，总体积300 m3，植物种植面积69 m2 。

2016年“月宫一号”完成了升级和扩建，共有3个舱室，总面积150 m2，总体积500立方米，植物种植面积120 m2。此系统正在开展“月宫365”实验，系统的闭合度和食物再生度将进一步提高。

“月宫365”实验，于2017年5月10日开始，于2018年5月15日结束，是世界上时间最长、闭合度最高的生物再生生命保障系统实验。