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来源: 南方日报网络版     时间:2019-11-12 17:06:52

rina queen8

快来看看吧!

昨天小新为大家报道了人类首次月面的生物生长培育实验成功的消息相信不少小伙伴心中仍然充满了疑惑:在月球进行生物生长试验具体会面临哪些困难?6名完成登月使命的“神秘旅客”是怎样被挑选出来的?...近日,有媒体专访了教育部深空探测联合研究中心副主任、生物科普试验载荷总设计师、重庆大学先进技术研究院院长谢更新教授

谢更新教授今天,一起听谢教授为我们揭晓答案吧!科普载荷历经50余次优化设计在月球上进行生物生长试验这是人类首次这一项目面临哪些困难?01困难主要来自于5个方面:一是从地球到月球有极大的重力变化

月球上的重力只有地球重力的1/6,在发射、着陆等过程中,会给科普载荷带来严峻的力学考验;二是月球的昼夜间有300多度的温差,如何控制科普载荷里的温度;三是科普载荷需在西昌发射场先静置两个月,还要在太空飞行一个月左右时间,但必须在着陆月球后才能放水进行试验;四是对登月生物物种的选择和搭配;五是如何运用月球上的光,进行光合作用

科研团队是如何解决这些难题的?02科普载荷外部营造生物在月球上的“家”——也就是大家现在看到的科普载荷非常重要

这个小小的科普载荷,我们前后经历了一年多的设计,50余次的结构优化

首先我们采用铝合金材料整体成型的方式制作这个科普载荷,保证其高密封性和高强度

科普载荷包括光导管、水仓室、相机、散热片和控制系统等,可以为生物生长提供光、热、水和土壤等必要条件,算上螺丝钉、导线等,有100多个部件

我们尽量让科普载荷里的“月表面微型生态系统”在健康自然状态下运行

温控方面我们给科普载荷“穿”上了保温材料做的“保暖衣”,内部装有自动调节温度的散热片做成的“空调”,使其能在月球表面剧烈温差的环境下,温度保持在15℃至35℃

光合作用方面我们在科普载荷顶部盖板上开了一个孔,安装光导管以让生物吸收月面太阳自然光,这也是难度非常大的

控制放水方面我们在水仓室安装了电磁泵,解决1/6低重力条件下放不出水的难题,待着陆器登月并加电后,通过智能控制系统让电磁泵在合适植物生长的情况下加压放水

6个入选物种形成微型生态系统为什么选择的是这6个物种?03科普载荷里面的生物空间不足1升,容量和资源非常有限,因此对生物种类的筛选非常重要

除了要实现在月球表面环境下植物种子发芽或幼虫成长的科普目标,也要有利于未来进一步开展太空生物学研究

筛选本次搭载的生物物种首要条件就是“个子小”

其次,由于月球表面低重力、强辐射、高温差等极端条件限制,还要求动植物能耐高温、耐冻,而且能抗辐射和抗干扰

所以团队从云南深山到新疆沙漠地区,到处寻找能够在极端条件下生存的生物物种,挑选了上百种植物进行实验、筛选

在选择的过程中,我们还曾考虑过乌龟、蜜蜂、蚯蚓等物种,后来因为耗氧量比较大等原因放弃了

最终我们从粮、棉、油等人类赖以生存的最基本需求方向出发,选择了马铃薯、棉花、油菜等种子

其中马铃薯是大家熟悉的食物,很可能是以后在太空中的主食;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,它们因生长周期短,能够在短时间内展示完整的生命过程而入选

这6位“神秘旅客”,分别扮演着生产者、分解者、消费者的角色,从而形成一个简单的微型生态系统

为建立月球基地提供研究基础和经验棉花是此次成功在月球发芽的植物选择棉花,除了可提供人类生存物资外还有什么考虑?04种子在月球上发芽,无疑是在月球上进行生物生长试验的标志性事件

在选择植物种子的时候,我们会考虑它们发芽的温度,比如棉花适合在高温(超过30℃)的情况下发芽;油菜、马铃薯则是在20℃左右的低温发芽

因为不清楚月球表面的具体温度变化,所以从生物的多样性上考虑,我们选择低温和高温发芽的物种都试一试

通过监测发现,科普载荷罐体内开机后,维持了五六天的30℃,因此此次发芽的是适合高温发芽的棉花种子

它成功地完成了在月球发芽的任务

目前月球上的科普载荷已断电完成此次生物生长试验与月球同步进行地月对比试验的效果如何?05为了进一步验证研究效果,我们在地面同步进行了1∶1封闭环境和开放环境下的对照试验

封闭环境试验即在相同条件下与科普载荷同步注水,全程与科普载荷传回的温度等数据环境保持一致,进行试验

地面罐体1:1对照地面开放空间对照截至1月12日,地面对照试验罐体内已发现棉花种子萌芽,长势良好,可观察到嫩绿的叶子

开放环境下的地面试验情况显示,油菜、棉花和马铃薯种子均已萌芽,幼苗呈茂盛生长趋势

延伸阅读2015年,国家航天局、教育部、中科院、中国科协和团中央共同发起征集“月球探测载荷创意”

最终,重庆大学“生物科普试验载荷”项目在全国257份作品中脱颖而出,于2016年底被最终确定为搭载项目之一

这个项目的意义在于,能激发大家的探索精神和创新精神;同时,目前搜集的大量温度、压力等等实测数据,以及项目模式,可为人类今后建立月球基地提供研究基础和经验

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