地外生活有多酷？

嫦娥奔月、万户飞天，地外空间的拓展对人类而言，是梦想也是挑战。

自二十世纪六十年代，美国通过实施“阿波罗计划”实现人类首次登月后，各国对地外空间的探索从未停止。正如航天科学家齐奥尔科夫斯基所说：“地球是人类的摇篮，但人类不可能永远被束缚在摇篮里。”

人类如何去往地外空间并在那里生存？探月工程“嫦娥四号”任务突出贡献者、重庆大学空间科学研究院院长谢更新教授带领团队一直在为人类更好地适应地外空间环境研究“新方案”。

如何到达地外空间

进入太空的主要方式有哪些？

谢更新：太空交通运输主要有四种形式。一是火箭，通过燃烧燃料产生强大推力，将航天器送入太空。“长征五号”是目前我国运载能力最大的火箭，对月球采样和空间站建造发挥了重要作用。二是飞船，它是宇航员在太空中的“家园”，由指令舱、服务舱和返回舱组成，指令舱是宇航员操作和生活的区域，服务舱提供飞行所需的能源和支持，返回舱用于宇航员安全返回地球。三是航天飞机，它具有像飞机一样的机翼，能在大气层中滑翔和降落。四是天梯，也称太空电梯，目前处于理论和概念研究阶段，被认为是未来太空运输的创新方案，通过长长的缆绳连接地球和太空，运输人员和物资。

地外星球上能盖房子吗

地外星球环境如何？在上面盖房子有哪些挑战？

谢更新：以月球为例，具有高真空、强辐射、宽温差和极高概率陨石撞击等特性，恶劣的环境会给建造栖息地和人员健康安全带来威胁。为此，人类在地外星球建房必须是封闭的，科学家们为实现在地外星球上的长期居住，致力于研究和开发“密闭受控生态系统”构建可居住设施，并且建筑物的外壳和内部结构必须设计坚固，建筑材料是由地外星球土壤、岩石经过3D打印或激光烧结等技术形成的混凝土。

密闭受控生态系统是怎么一回事？

谢更新：我们搭建的“密闭受控生态罐”，能实时监测试验过程中装置内的温度、湿度、光照强度、气压、氧气浓度、二氧化碳浓度、土壤水分等环境参数，通过神经网络智能中控系统进行环境调控，满足植物全生命周期的最佳生长环境需求。

我们是否已经设计出了理想的地外星球栖息地？

谢更新：地外星球洞穴内部的温度变化、辐射剂量、受陨石撞击的概率相对较小，在工程量、能源消耗、建造成本上有巨大优势，理论上是理想的地外星球栖息地。

我们团队正在研究基于地外星球洞穴建设人类居住地，2019年以来勘测了重庆、四川、海南、湖南等地的近百个天然洞穴，最终选择在重庆酉阳土家族苗族自治县建立地外星球洞穴基地地面模拟装置。目前正在开展天然洞穴改造、密闭受控生态系统构建及运行、原位资源利用、密闭环境下人-机-环境工效等技术的攻关研究。

地外星球是否有足够资源确保人类的正常生活？

谢更新：为了让人类实现自给自足，要开发高效的原位资源和能源利用系统，比如利用地外星球的水冰和太阳能为基地提供能源和生活支持。

月壤中丰富的氦-3引起了科学家关注，这是一种高效、清洁、安全、廉价的核聚变发电燃料，100吨氦-3提供的能源总量可以让人类使用一年。氦-3在地球上的蕴藏量很少，人类已知的容易取用的氦-3在全球仅有500千克左右。而据初步探测，月球地壳的浅层内就含有上百万吨氦-3，足够人类使用上万年。

如何筛选适合在月球培育的“种子选手”？

谢更新：选择植物种子时需要考虑以下因素：营养全面、抗旱节水、光周期不敏感、温度不敏感、抗贫瘠、生长周期短以及与粮棉油药作物等相关。

当下，我们亟须从地球上广泛筛选可满足人类在月球上所需营养的植物候选者，结合遗传改良、基因编辑等改造技术，优化植物，以适应低重力、高辐射和特殊光照条件，创制一批可应用于月球生命保障前沿基地的先锋植物。

太空农场真能实现吗

近年来，“太空菜园”不断上新。如今我们在月壤中也发现了分子水，月球能种菜吗？

谢更新：2019年，我带领团队成功研制了首个“月面微型生态系统”，这是供生物生存的小小“房屋”。在这里，我们进行了人类月面首次生物实验，培育出了人类月球第一片绿叶，攻克了生物静置生长控制、复杂力学环境下生物固定、高湿度条件下相机防雾成像以及月面自然条件下导光、密封、自主温控等核心技术。

基于这套月面微型生态系统，现在我们仍在开展基于月面原位资源利用的小型生态系统构建研究，希望让植物在月球上利用月壤等原位资源完成种子发芽、幼苗生长、开花和结果的全过程，让虫蛹能够孵化、破蛹变为成虫，并完成昆虫授粉的全过程。

太空农场植物生长所需的能源、土壤从哪来？

谢更新：太空农场除利用太阳能提供电力供应外，还可以通过导光装置直接将月面阳光作为植物的光照需求。改良处理后的地外星球土壤或其他原位资源可以作为植物栽培基质。植物基质培养相比气培和水培更有优势，比如可直接原位获取，无需地球运输；含有植物生长所需的基本矿质元素；可实现系统中生物可降解废弃物的资源化利用和养分循环利用；有一定的自净能力和相对较高的缓冲能力；水分消耗少，不需要过多营养液补给。

针对月壤微生物群落多样性低、植物难以扎根、不能满足植物生长所需营养等弊端，我团队正在开展月壤可种植改良研究，结果表明，改变月壤粒径配比能显著改善月壤保水保肥性能，增加植物生物量；添加适量生物炭可有效地缓解月壤中氮磷的淋失，提高月壤养分。

知识链接

月面微型生态系统长什么样？

这个供生物生存的小“房屋”形状为圆柱体，重2.608kg，内部生物净空间0.82L，顶板开天窗，通过导光管采集月面自然阳光进行光合作用。半导体制冷／制热片配合聚酯薄膜材料与铝箔构成了温控系统，内部温度在25-35℃范围内变化，最大功率小于15w，保障植物生存对温度的需求。本次试验证明人类可以利用月球阳光等原位资源生存。