“月宫一号”总设计师——刘红：把科幻做成科学

“月宫一号”外观示意图数据照片

1994年，刘宏在莫斯科大学为他的博士论文辩护。信息照片

刘宏在“月宫一号”检查植物的生长。信息图片

人物传记

刘宏，生于1964年，北京航空航天大学生物与医学工程学院教授，“月宫一号”总设计师，国际宇航科学院院士，荣获2019年“全国五一女性奖章”。刘宏从事环境保护和生命支持系统的研究已有30多年。由他主持的“月宫一号”生物再生生命支持系统完成了世界上最长、最封闭的生物再生生命支持系统实验。

在北京航空航天大学的校园里，一个名为“月宫一号”的白色圆顶吸引了人们的注意力。

进入这座神秘的建筑，透过厂房的舷窗，一排排的架子排列得井井有条。在发光二极管灯的照射下，架子上长满绿色的植物偶尔会点缀上红色或黄色的果实...这就是“月宫一号”生物再生生命支持系统，一个由一个综合隔间和两个植物隔间组成的封闭空间，总面积160平方米，总体积500立方米，可以提供许多人所需的所有氧气和水，而且大部分食物可以循环利用。北京航空航天大学生物与医学工程学院的刘宏教授正忙于他的学生。

去年5月15日，在该系统中，刘宏团队完成了世界上最长、最封闭的生物再生生命支持系统实验:370天内，该系统封闭率高达98%，只有2%的外部供应，其余部分自给自足，并在系统中循环利用，为极端条件下的人类生命供应提供了可能，也标志着中国在生物再生生命支持技术领域达到世界领先水平。

经过30年的自我克制和近20年的努力，这个梦想终于实现了。

"我最大的梦想是让人类在沙漠、极地和太空中生存得更好。"

数百年来，人类探索外星恒星的热情从未熄灭。刘宏说，她“随时准备为进入外层空间的人类提供足够的生命供应”。

2003年，神舟五号载人飞船成功发射并返回，向科学家们提出了一个问题:在低地球轨道上，宇航员赖以生存的所有材料都可以携带；如果人类进行空间探索的时间更长，距离更远，那么从地面运输和供应或供应将是昂贵和技术上困难的。这个难题应该如何解决？

刘宏突然想到了一个新的研究方向:“外星生命支持系统”。

“那时候，那是一个遥远的梦。许多人不理解它，认为它只是科幻小说。”刘宏说，科学家应该关注10年、20年甚至100年后的技术需求。从国际形势来看，一些国家已经相继开展了相关研究。"中国人民应该在这个领域做出更多的贡献，甚至成为国际领袖."刘宏想。

有了这种能量，在苏联“人-植物”地外生命支持系统“两个生物环节”的基础上，刘宏创造了“人-植物-动物-微生物”的“四个生物环节”。从“2”上升到“4”不仅仅是数字的变化。人类消费的“动物蛋白”和废物处理的“微生物”有待解决——这是业内公认的两个技术问题。

经过反复研究和实验，刘宏团队从1000多种食用昆虫中挑选出富含蛋白质的黄粉虫。在众多种类的微生物中，找到那些生活在寒冷洞穴或极热高温地区，不能在体温下生存的微生物。技术上的困难就这样突破了。

从一个人到一个团队，从一间办公室到一个实验空间，从一个梦想到一次伟大的胜利……那些不能打败我的人最终会让我变得强大。刘宏队一直坚持这一信念。“我最大的梦想是让人类能够在沙漠、极地和外太空生存。”刘宏说。

"我们迈出的每一步都是我们未来的积累."

虽然他小时候喜欢仰望月亮和数星星，但刘宏没有想到他会一辈子从事与星星有关的研究。

1983年，尽管遭到家人的反对，刘宏还是选择了学习环境保护。“那时，他想改变他家乡到处乱倒垃圾和倒污水的局面。”

20世纪80年代末，刘宏被送到莫斯科大学学习“环境保护和合理利用自然资源”的方向。她在咸水湖做研究。受人类活动的影响，原来的淡水湖水资源越来越少。此外，半沙漠地区蒸发高，降水少，最终成为一个靠近海水的咸水湖。刮起了大风，“盐沙暴”肆虐，把许多肥沃的土地变成了盐碱地。

经过调查，刘宏坚定地决定把研究生命支持系统作为一项事业，“地球生物圈是人类的生命支持系统；虽然它很大，但如果不加以照顾，它可能会灭绝。研究和保护地球的生命支持系统是非常必要的。”

从莫斯科回国后，刘宏先后在中国农业大学和北京师范大学工作，研究农业生态系统和城市污染治理技术，最后在北京航空航天大学定居。她正式打开了研究外星生命支持系统的大门...

“世界上没有白道。只要你坚持不懈，你就会有所收获。”刘宏说:“以环境保护为出发点，以建立人类生命支持系统为立足点——我30年的科学研究已经安排好了。回首凝视，我们迈出的每一步都是未来的积累。”刘宏既敬畏又感激...

"要做科学研究，一个人必须有科学家的精神和梦想家的感觉。"

"这个生命支持系统有什么用？"这是刘宏最常见的问题。

目前，虽然实验取得了巨大的突破，但它仍然停留在地面上。为了使生命支持系统真正适应地外环境，有必要进一步研究其在月球、火星表面和微重力条件下的相关性能，并通过比较获得修正参数和修正模型。

在等待合适的机会将生命支持系统带到地面外环境的测试中时，刘宏团队扩大了该系统在极端地面条件下的适用性。“例如，在具有重要国防或科学研究价值的极端环境中，如高原、极地、岛屿和珊瑚礁、深海和深海，或在现代农业、环境保护和生态科学研究中。目前，青海一个正在建设的无人地带的科研站正在委托我们为其配备生命支持系统。”刘宏说。

“当我每天睁开眼睛，发现有这么多重要的事情要做时，我会感到精神焕发，充满信心。”刘宏的眼睛闪闪发光，“每个人心里都有一个梦想。每天努力实现梦想是人生中最幸福的事。”

如今，刘宏已经是该行业的领军人物。今年2月，她还获得了“全国五一妇女奖章”。但是她说她只是“一个真正的科学家，一个有梦想的梦想家”。

"要做科学研究，一个人必须有科学家的精神和梦想家的感觉。"这是她经常对学生说的话。

在刘宏看来，科学研究类似于科幻小说。人们不敢去想它，但是人们从不去想它。然而，与惊险的科幻小说相比，科学研究更像是一个漫长的过程。她一生都在把科幻小说变成科学，并且一直致力于此。