月宫一号

月宫一号，是中国自主研发的一套空间生命保障人工闭合生态系统实验装置，在这个系统内种植具备可生产食物、大气再生与净化、水分再生与净化和废物处理与再生等功能的植物，就可以供给实验人员的生命所需，为将来人类移居月球做准备。

1、介绍

“月宫一号”、是北京航空航天大学建立的空间基地生命保障人工闭合生态系统地基综合实验装置，是一个密闭舱系统，用于开展月球基地生命保障系统的地基试验研究。

“月宫一号”是基于生态系统原理将生物技术与工程控制技术有机结合，构建由植物、动物、微生物组成的人工闭合生态系统，人类生活所必需的物质，如氧气、水和食物，可以在系统内循环再生，为人类提供类似地球生态环境的生命保障。

“月宫一号”是一个密封的系统，也就是说，在实验运行期间，与外界不发生气体交换。已建成并投入实验的“月宫一号”一期包含了一个植物舱(58平米，三层立体栽培，种植面积69平米）和一个综合舱（42平米），可以为3位志愿者提供生命保障。

2、背景

随着载人航天技术的飞速发展，“建成具有自主知识产权的生物再生生命保障系统，解决建立月球基地生态环境中的关键性理论与技术问题，为建立火星长期居住基地解决生态生命保障问题”被列为中国空间科技发展的战略目标之一。

尽管中国的生物再生生命保障系统研究取得了一定的成果，但与其他航天大国相比，在相关领域的研究仍处于比较滞后的阶段。直至2013年，我国所进行的生物再生生命保障系统集成试验，基本上利用植物解决了人在封闭环境下的呼吸问题，但是真正意义上的可实现满足人的主要营养需求、高闭合度的生物再生系统密闭实验还尚未开展。

自2004年起，北航刘红教授团队瞄准国家载人深空探测重大需求，怀揣着月球梦，团结协作，坚韧拼搏，经过近10年的执着奋斗，系统开展了BLSS从单元关键技术到系统基础理论与系统基础调控方法的研究，建立了面向空间生命保障的BLSS基本理论和技术体系及研究方法，2013年10月研制出地基综合试验系统——“月宫一号”，2014年5月20日，在中国北京航空航天大学校园内，三位乘员谢倍珍（舰长）、董琛、王敏娟伴随着众人的掌声，微笑着从“月宫一号”密闭舱中走出来。至此，他们在“月宫一号”内进行的为期105天的科学试验获得圆满成功。“月宫一号”即“月球基地生命保障人工闭合生态系统地基实验装置”试验成功在我国属首次，世界上只有美国和俄罗斯掌握该技术。研究结果将为我国今后深空探测生命保障提供理论和基础技术。

3、研发历程

20世纪90年代，刘红带领团队在国内首次完成了“人-莴苣———藻-蚕”地面小型实验系统。

2012年，中国航天员科研训练中心主持开展的2人30天BLSS集成技术试验成功。经过近20年单项关键技术攻关，中国建成了BLSS集成实验平台。试验突破了“人-植物”氧气和二氧化碳交换动态平衡调控技术和微生物废水综合处理与循环利用等多项关键技术，大气、水和食物的闭合度分别达到100%，901%和10.4%，并证明种植面积为13.5平方米的共生蔬菜能够提供1人的呼吸用氧，并能清除其呼出的二氧化碳，试验期间保持了良好的空气质量。

截至2013年，中国在近20年的研究中，已经完成了人和植物封闭共存的部分自给自足小型实验，小麦、水稻、大豆、花生、甜椒、胡萝卜、西红柿、芫荽等十余种蔬菜粮食也已经通过了模拟环境的考验，等待着到月球生长的那天。

2013年10月底，月宫一号全部安装完成，开始启动性实验，科学家将利用‘月宫一号’开展有人密闭实验研究，建立具有自主知识产权的、中国特色的月球基地BLSS技术。

2013年11月初，在多国专家参观了“月宫一号”后，认为它是目前（2013年）世界上最先进的生物再生生命保障地基综合实验系统之一，将对生物再生生命保障系统的研究发展做出重大贡献。

2014年5月20日，在中国北京航空航天大学校园内，三位乘员谢倍珍（舰长）、董琛、王敏娟伴随着众人的掌声，微笑着从“月宫一号”密闭舱中走出来。至此，他们在“月宫一号”内进行的为期105天的科学试验获得圆满成功。

4、BLSS技术

技术功能

空间生物再生生命保障系统（BLSS），国内也称之为受控生态生命保障系统（CELSS），可支持人类在太空长期健康生活，长达数月甚至数年。这套21世纪初世界上最先进的闭环回路生命保障技术可以被通俗地解释为，在月球或火星等太空环境中，将有限资源进行反复处理与再生，从而源源不断地生产食物、氧气和水，确保为航天员提供最基本的生存必需品。因为航天时从地面向空间补给物资十分昂贵，在美国每千克花费1万-10万美元，而到月球和火星的长期空间飞行，几乎不可能再补给。

在科学家基于空间环境特点，人工设计建造的密闭微生态循环系统中，绿色植物，尤其是蔬菜，承担了主要节点的重任。光合作用下，绿色植物提供食物和氧气，又将二氧化碳和其他废物“变废为宝”，植物还是水净化的功臣，根系吸收和叶片蒸腾参与系统的水循环。微生物则担负着下游的收尾工作，降解植物不可食用部分、乘员排泄物和生活废水等，使他们再生为植物提供水分和养料，为动物提供部分食品，使食物再生循环。

植物的选择

BLSS中的植物，需要满足一系列在狭小、密闭、微重力、超真空、强辐射的空间环境生存特点，还要能发挥食物生产、大气再生与净化、水分再生与净化和废物处理与再生等一种或几种作用。

植物是整个生保系统的核心部分，筛选的植物合适与否在很大程度上决定着试验的成败。那些体积小、培养技术简单、易于繁殖和移植，遗传性状稳定、生长快、周期短、产量高、可食部分比值高，抗病和抗逆性强的植物优先被挑选，科学家还注意到，主要作为食物的它们，要符合人们的饮食文化习惯，并能满足食谱的多样化，还要具备一些本国特点。

微生物领域的金针菇、平菇、酵母菌，藻类中的螺旋藻、小球藻等，还有研究中中国首次引入的水生蕨类植物红萍成为科学家选中的第一批实验者。中国把目标集中在叶菜类上。1997年，中国航天医学工程研究院联合中科院的多家研究所进行了植物选育，从十几种叶菜类蔬菜中选出生菜、油菜、白菜和豌豆苗，实验证实，其中更符合中国人口味的油菜和白菜被认为是非常理想的“太空食品”。而豌豆幼苗则勉强通过了密闭环境的考验。

5、实验成功

5月20日，北京航空航天大学校园内，伴随着众人的掌声，谢倍珍（舰长）、董琛、王敏娟三位志愿者从“月宫一号”密闭舱中走出来，105天的试验获得成功，标志着月球基地生命保障人工闭合生态系统地基实验装置“月宫一号”成功完成我国首次长期多人密闭试验。

“月宫一号”首次有人实验。

6、开放预约

2018年4月12日，北京航空航天大学新闻网发布通知，在第三个中国航天日即将来临之际，北航“月宫一号”科普基地4月22日至23日向公众开放，即日起接受电子邮件预约。

由于“月宫365”实验（自2017年5月10日至2018年5月10日）正在进行中，为不干扰实验的正常进行，因此仅允许预约成功的参观人员进场。