三年攻坚 月上出新芽——记“嫦娥四号生物科普试验载荷项目”总设计师谢更新及其团队

□ 王 辉

谢更新

“小时不识月，呼作白玉盘。又疑瑶台镜，飞在碧云端。”从古时开始，人们对于月球的遐想与向往就未曾停止。千百年来，随着科学技术的进步，人类的足迹已经踏上了月球的神秘土地，也揭开了它的一些神秘面纱。如今，由教育部深空探测联合研究中心（以下简称“深空探测中心”）组织，重庆大学牵头研制的“生物科普试验载荷项目”，又实现了一项重大突破，在他们多年的研究探索之下，成功在荒芜的月球表面试验培养出人类第一片植物嫩叶。

值得一提的是，这次随“嫦娥四号”登陆月球背面的生物科普试验载荷内，搭载了棉花、油菜、马铃薯、拟南芥、酵母和果蝇6种生物，其中棉花种子于2019年1月5日晚成功发芽。

“这是人类第一次在月面上做生物生长试验，并且获得了成功，在国内外产生了很大的影响。”教育部深空探测联合研究中心副主任、重庆大学先进技术研究院院长谢更新说。作为生物科普试验载荷项目的总设计师，谢更新与团队成员历时3年攻关所筑就的研究成果对人类今后建立月球基地提供了研究基础和经验借鉴，同时对宣传我国探月工程成果，激发人们对宇宙探索和科学研究的兴趣，提高人们的环境保护意识具有重大意义。

生物奔月畅想，三年谋划成现实

到底这支奔月生命小分队是何时计划奔向月球的呢？这还得追溯到4年前。

2015年，国家国防科工局、教育部、中国科学院、中国科协、共青团中央五部委联合主办了以“激发探索热情，鼓励大众创新”为主题的月球探测载荷创意设计征集活动。首次面向全球大、中学生和科技爱好者征集创意设计。最终来自深空探测中心（重庆大学）的“生物科普试验载荷”在257个创意中脱颖而出。从那时开始，这一将人类畅想载到月球的计划便开始了其设计、探索之路。

“在此之前，科学家在空间站以及其他航天器上，开展过多次生物生长培育实验，但在月球上，这还是第一次。而想要实现这一目标，并非是轻而易举的。”谢更新说。对航天器载荷来说，体积和重量都是关键。设计之初，研究人员就被告知“生物科普试验载荷”不得超过3公斤，而且空间和位置也受到严格约束，经过研究人员的严密设计，最终成型的“生物科普试验载荷”直径173毫米，高度198毫米，重量只有2.608公斤，看起来像个小“罐子”。

除了植物种子、虫卵、营养液、水、空气等必备要素外，这个“罐子”里还放了两架照相机，以便于拍摄记录月球生物生长的状态，再将数据下传，在地面接收并进行显示。

生物科普试验载荷项目对生物物种筛选有着非常严苛的要求。因为“罐子”资源有限，要求里面的动植物不能占用过多空间。首要条件就是“个子小”。由于月球表面低重力、强辐射、高温差等极端条件限制，因此要求动植物能耐高温、耐冻，而且能抗辐射和抗干扰，因此在精挑细选之下，选定了棉花、油菜、马铃薯、拟南芥、酵母和果蝇6种生物。

在谢更新的介绍下，记者了解到，粮、棉、油是人类赖以生存的最基本需求，因而棉花得以入选；马铃薯很有可能成为以后人类太空生存的主食；油菜作为重要的油料作物，是太空食物中不可或缺的油料保障；拟南芥、果蝇、酵母是全球科学家研究生物的模式物种，它们生长周期短，能够在短时间内展示完整的生命过程，便于研究生物生长发育和代谢规律。“在这个小小的空间里，我们要形成一个微型生态系统，生产者、消费者、分解者五脏俱全。虽然它还不够复杂完善，但也踏出了早期的重要一步。”谢更新说。

在完善的准备设计之下，生物科普试验载荷罐凭借着高度密封的抗压能力，通过了发射和着陆等阶段严酷的力学考验，并于2019年1月3日——“嫦娥四号”登陆月球第一天的23时18分，加电开机并启动主相机拍照。2019年1月5日20时，地面接收数据显示，载荷内种子已经发育为胚根，生物生长培育成功了。1月12日20时03分34秒，地面发送了生物科普试验载荷断电指令，载荷第一个月昼试验正常关机。

目前，从开机至断电，生物科普试验载荷在轨工作状态良好，在5个月昼期间累计工作时间长达约1300小时，主副相机累计拍照125次，下传照片622幅。与整器保持良好的持续通信状态，并实时传回温度、电压、气压等各项遥测数据。通过照片数据和遥测数据分析，设备内部温度、压力等完全达到设计指标，部分指标超过预期。生物科普试验载荷项目副总指挥、重庆大学先进技术研究院副院长杨小俊介绍。

最终，生物科普试验载荷项目成功完成了它的使命，研究出动植物在月球低重力、强辐射、自然光照条件下的生长发育状态，实现了人类第一次在荒芜的月球表面培育植物发芽并生长出第一片绿叶，这些成就都将为未来人类在月球建立基地提供研究基础和经验借鉴。

攻坚克难酿硕果，不负匠心砥砺行

千淘万漉虽辛苦，吹尽黄沙始到金。在科研道路中，如果未曾经历过艰辛探索与磨砺，科研硕果定不会招手即取。

“生物科普试验载荷项目看似难度不大，但顺利实施的背后，是成百上千次的试验数据，是数不清的挫折与失败”。在生物科普试验载荷项目主任设计师张元勋介绍下，记者了解到：这个项目涉及机械、环境、控制、生物、通信、材料、先进制造、能源与动力、力学等领域的交叉融合，以及与其他高校、航天科研机构和企业的密切合作。哪怕只是一架相机，也要有在高湿度环境下工作的特殊性能，每个地方都蕴含着创新与突破。

最初，项目的实施并不被大众看好，在这一背景之下，项目团队成员并没有气馁，并在项目攻关过程中抵住了一切压力，最终在他们不懈实验探索之下，取得了预期的研究成果。

作为生物科普试验载荷总设计师，谢更新更是以扎实的科研基础以及优秀的领导能力给团队成员们打了一剂“强心针”。早年间，他曾在湖南大学、美国加州大学柏克莱分校学习、研究。在研究生涯中，他发表论文40多篇，出版著作3部，获得专利6项，研究成果曾获得科研奖励近10项，包括国家科技进步奖二等奖、中国产学研合作促进奖等奖励。多年来浓厚的科研积淀为他科研工作的开展打下了坚实的基础，也为“生物科普试验载荷项目”的设计开展起到了中坚领导作用。

事实上，自担任深空探测中心副主任、重庆大学先进技术研究院院长以来，在一线与团队成员们携手攻关就已成为谢更新工作的常态。近5年来，他与深空探测中心同事先后承担了多项国家课题和关键技术攻关，不少成果和技术在航天领域上得以运用。而除了开展科学研究和工程任务，进行人才培养、学科建设外，他们还将科普任务作为自己的重要职责。自从生物科普试验载荷取得成功以来，他到全国各地做了将近20场公益报告，为了让更多青少年受益，当时在重庆大足实验小学做科普报告时，除了现场听众300多人之外，还通过视频现场直播让全校近2000人收看，极大激发了我国青少年热爱科学、探索宇宙的热情，也宣传了我国探月工程的成果。

团队合影

近年来，中心曾出版过《月球与人类》系列科普读物，举办过月球车创意大赛等。这次月球生物生长试验，他们还邀请了南开中学、重庆七中、重庆大学附小等中小学生也一起参与，听他们的奇思妙想。“不管是在科普层面还是生物实验层面，生物科普试验载荷项目都是人类首次。我们希望通过这项工作，向全世界特别是广大青少年，展示我国探月工程取得的一系列成绩。”谢更新说。

浩渺的太空，有许多未知的奥秘和人类可利用的资源。从古至今，人类为了探索宇宙，拓展生存空间，一直在不懈努力。过去二十几个科研春秋，谢更新将自己的人生理想与深空探测紧紧相连，创新探索、孜孜不倦。面对未来漫长的科研岁月，他和团队的目标也从未更改——为中国的深空探测事业做出自己的贡献。