受控生态生保技术综合实验系统的研制

目的建成受控生态生保技术综合实验系统,为下一步开展受控生态生保系统的整合实验和系统内物质闭合循环实验研究构建试验平台。方法在大量方案调研、方案设计和图纸设计的基础之上,通过加工、安装和联合调试等技术手段来实现。结果该系统容积约为40m3,其舱内温度、相对湿度、氧浓度、二氧化碳浓度、总压、光照强度、光照周期、栽培基质水分含量和乙烯浓度等参数均得到有效控制,系统运行稳定;栽培系统包括左右两排,每排分为上下两层;栽培床总面积约为8.4m2,其上下垂直距离电动可调;光源为红色和蓝色两种发光二极管的组合。结论该试验平台的成功研制,为下一步开展大规模受控生态生保技术整合试验研究创造了必备条件。

受控生态生保系统中长效专用控释肥料研制

目的研制长效专用控释肥料,为受控生态生保系统中高等植物的生长提供养分资源。方法根据产品技术指标和性能要求,提出设计方案,经过原料筛选、组分配比、颗粒制作和包膜等工艺过程,研制成长效专用控释肥料,最后对产品进行养分释放规律实验和植物栽培实验。结果产品中含氮(N18.0%、磷(P2O5)14.3%、钾(K2O)12.6%、钙(Ca)2.6%、硫(S)3.5%、镁(Mg)0.12%,微量元素适量;产品颗粒大小均匀,直径为2.5～4.0mm;20～25℃条件下,10、20、30、40、50d内肥料累积释放量分别为7.9%、21.6%、40.5%、50.2%、60.9%;利用该肥料培养生菜,整个45d的生育期内植株没有出 现养分缺乏现象,长势良好。结论研制的长效专用控释肥料性能技术指标满足植物生长需求,产品设 计方案合理,能够作为受控生态生保系统中高等植物生长的养分资源。

中国受控生态生保技术研究进展与展望

建立受控生态生保系统是开展长期载人深空探测和地外星球定居与开发的重要保障条件。中国受控生态生保技术已有二十余年的发展历史,走过了从概念研究、单项关键技术攻关到系统集成技术攻关的过程,以及从地面模拟试验到飞行验证的过程,取得了阶段性重要成果。就中国受控生态生保技术的发展历史、现状水平、当前仍存在的主要技术瓶颈问题和下一步的主要发展思路和重点发展方向等进行了综合介绍与分析,以期推动中国受控生态生保技术深入发展,尽快满足载人深空探测对环控生保技术的实际应用需求而发挥参考与借鉴作用。

受控生态生保系统中C_2H_4去除装置的研制

目的研制成C2H4去除装置,去除密闭环境植物生长过程中不断产生的微量C2H4气体,为受控生态生保系统大气控制提供有效的方法。方法根据产品技术指标和性能要求,提出设计方案,并完成产品的加工、安装与调试,最后进行低浓度C2H4去除的验证试验。结果该装置系统运行良好,其能耗、体积、降解C2H4能力等均满足设计要求。在气体流速为1.0～3.0L/min、相对湿度20%、灯源功率48W条件下,C2H4浓度从0.034mg/kg降至0.010mg/kg以下;从降解产物来看,除CO2和H2O外,基本上无其它有毒副产物产生。结论该装置结构设计合理,C2H4去除效率高,可作为受控生态生保系统植物栽培体系中微量CH污染气体的去除装置。

中国首次受控生态生保集成试验取得成功

据中国载人航天工程网2012年12月1日消息，中国2011年建成的受控生态生保系统（又称生物再生式生保系统），近日完成首次集成试验并获得成功，为我国未来空间站受控生态生保飞行验证奠定基础。此次试验重点是研究密闭系统中人与植物间的氧气、二氧化碳、水等物质的动态平衡调控机制，并掌握就地供应乘员新鲜食物的方法。

中国首次受控生态生保集成试验成功

中国航天员中心参试乘员唐永康、米涛在密闭试验舱内结束为期30天的科学试验顺利出舱，我国首次受控生态生保集成试验获得圆满成功。试验验证了我国自主研制的受控生态生保系统集成实验平台．对推进我国长期载人航天飞行环控生保技术发展具有标志性意义。

我国首次受控生态生保集成试验取得圆满成功

我国首次受控生态生保集成试验历时30天，完成各项科学试验，获得圆满成功。此次试验验证了我国自主研制的受控生态生保系统集成实验平台，标志着我国航天员科研训练中心在受控生态生保技术研究领域迈出重要一步。

4人180天集成试验环控生保系统设计及运行概况

目的面向星球基地生命保障系统的工程应用需求,探索物化再生生保与生物再生生保技术的整合方法,考察多乘员、中长期受控生态生保系统运行规律。方法设计并建成具备环境控制、物质循环以及应急生保功能的大型密闭生态循环系统试验平台,并通过拟人试验(40 d)与载人试验(180 d)的流程设计,量化考核物质循环从物化再生逐渐过渡到生物再生并维持平衡的协同匹配规律。结果 220 d的全封闭试验期间,密闭系统内环境参数控制在安全水平,基本实现人和植物生存环境的独立有效控制;载人试验期间物质流循环总体平稳,实现大气和水的100%再生,食物闭合度达到55%,同时可资源化固废回用率达到87.7%。结论验证了受控生态生保系统全流程构建模式,积累了建设和运行经验,为后续工程化应用研究提供了借鉴和参考。

我国受控生态生命保障技术研究进展与未来发展方向分析

建立受控生态生保系统是开展未来月球和火星等地外星球驻留与开发的生命保障基础。本文就我国受控生态生保技术的发展历史、开展的关键技术研究、取得的重要关键技术突破和重要研究成果,以及下一步发展所面临的挑战和发展方向等进行了较为详细的论述,旨在为我国受控生态生保技术发展提供参考。

空间蔬菜栽培装置中营养液输送系统的实验研究

目的为未来的空间站研制一套在空间蔬菜栽培装置中应用的营养液输送系统 ,并通过地面实验初步证明其可行性。方法参考国外资料并结合我国实际 ,进行空间蔬菜栽培装置样机中营养液输送系统的方案论证、方案设计、图纸设计和加工调试等 ,随后进行植物栽培地面验证试验。结果营养液能够以毛细作用方式源源不断地输送到植物栽培基质 ,基质水分含量能够自动控制并按设定值保持恒定 ,所用生物材料生菜的生长形态和色泽基本正常。

空间蔬菜栽培装置地面实验样机研制

目的研制成空间蔬菜栽培装置地面实验样机,以便解决空间环境条件下栽培蔬菜的若干关键技术,为下一步研制空间蔬菜栽培装置样机和上天产品,并最终为在我国空间站实现空间蔬菜生产的实验与应用奠定基础。方法在详细技术方案论证与设计的基础上,进行了部件图纸设计与投厂加工、整机设备安装、调试、试运行和验证实验等。结果该样机栽培室内的温度、相对湿度、风速、总压、O2分压、CO2分压和栽培基质水分含量均实行自动而有效的控制;光源为高效电子荧光灯;平均蔬菜生产量可以 达到60g鲜重·d-1。结论该样机运行平稳,实际性能基本达到了预定的技术指标,部分组件的工作原理能够适应空间微重力环境,从而为今后研制空间蔬菜栽培装置打下了良好基础。

打造未来星际旅行者的生命线 “绿航星际”受控生态生保系统验证平台

茫茫太空，没有大气、水、食物，充满着各种各样的危险因素。为了生存，我们需要在航天器内给航天员建造一个类似于地球环境的“家”，这个“家”最为核心的系统就是环控生保系统。通过它，我们在太空有得了一个人类能够生存的大气环境，解决了吃喝拉撒等一系列问题。

“绿航星际”，挑战太空“世外桃源”？--关注4人180天受控生态生保系统集成试验

2016年是我国载人航天事业的又一大年，天宫二号空间实验室，神舟十一号载人飞船都将于今年择机发射。而且，我国自主研发的大推力运载火箭长征七号也将于今年在海南文昌新发射场进行首次发射。除这些重要的航天发射活动外，地面试验的进展同样令人瞩目。我国首次主导、多国参与的“人与环境”大型试验——“绿航星际-4人180天受控生态生保系统集成试验”（以下简称“绿航星际”）目前已经进入了试验准备阶段，

载人火星任务受控生态生保系统构建设想

火星是人类千百年来最为向往的地外飞行目的地。在太阳系的八大行星中,火星距离地球相对较近,而且其表面环境条件与地球的也相对接近,因此继幵展载人飞船、空间实验室、空间站和载人登月后,开展载人火星飞行与长期定居火星必将是未来航天技术发展的必然趋势。

冻融交替对小麦秸秆降解特性的影响

针对未来星球基地中植物类固废的资源化循环利用问题,以受控生态生保系统中的主要固废小麦秸秆为实验材料,探究了冻融交替对其降解特性的影响。选取冷冻温度、冷冻时间、冻融次数3个影响因子,开展了三因素三水平正交实验L_(9)(3~4)。测定秸秆冻融前后可溶性总碳、总氮含量的变化,根据结果选取部分组别进一步开展微观形貌观察、纤维素结晶度以及化学结构特性的测定。结果表明:冻融交替会提高小麦秸秆的可溶性总碳、总氮含量,改变秸秆表面的微观形貌,提高纤维素结晶度,打断秸秆中的-OH、C-H、C-O等键。此外,在冷冻温度-80℃,冷冻时间4 h,冻融次数3次的条件下,小麦秸秆中可溶性总碳、总氮含量最高,比对照组分别提高了51.4%和74.4%,说明在此条件下小麦秸秆各降解特性改变最大,更有利于其后续的生物降解。

密闭系统中光照强度及栽培密度对小麦光合效率的影响

目的研究密闭系统中光照强度和栽培密度对小麦生长状况的影响。方法实验设置4个光照强度水平（300，400，500和600txmol·m-2·s-1，光源为90％红光＋10％蓝光的组合LED灯）和4个栽培密度水平（200，400，600和800株·m-2），共16个处理，测定各处理下小麦的光合速率、产量和营养品质等指标。结果小麦光合速率随光照强度增加呈现先升后降的趋势，并在500μmol·m-2·s-1时达到最大；在所设栽培密度范围（200～800株·m-2）内，栽培密度对光合速率的影响不明显；产量随光照强度的变化趋势与光合速率的变化规律表现出较好的一致性，即在500μmol·m-2·s-1时达到最大。单株产量随栽培密度增大而降低，而单位面积产量随栽培密度增大而提高。以上各光照强度及栽培密度对籽粒营养品质影响不明显。结论在所用的红蓝LED光源下，500μmol·m-2·s-1的光照强度对密闭系统中小砉的培兼较为话宦：而左200～800株·m-2哉培密唐范围内．栽培密唐增大有利于小麦高产。

密闭系统中四种共培养植物光合作用效率研究

目的探讨大型密闭系统中几种共培养植物的光合效率等特性,为开展人与植物的物质交换实验提供基础数据。方法利用受控生态生保系统集成实验平台植物舱开展常压下生菜等4种共培养色拉型蔬菜的光合效率研究。植物共培养面积为36.0 m2;采用Hoagland营养液培养;光源为90%红+10%蓝LED组合光源,光照强度为450μmol.m-2.s-1PPF,光照周期为24 h;根据植物不同生长阶段调节CO2浓度,控制范围为0.2%～0.8%。结果系统运行平稳,环境参数控制状态良好,植物生长状态基本正常;共培养植物产O2量和CO2吸收量平均分别为0.915 kg.d-1和1.204 kg.d-1,植物平均每天能产生约1.1人呼吸所需的O2,同时吸收其排出的CO2。结论通过该实验,基本掌握植物共培养技术及系统放O2和吸收CO2的能力,可为开展多人多天的受控生态生保系统集成试验研究提供技术支持。

空间微藻光生物反应器研究进展

微藻发挥大气平衡调控和食物稳定性供给等生保功能需要依靠光生物反应器。以受控生态生保系统中微藻生物部件应用为目标,综述了国内外开展的微藻空间搭载试验结果,就空间环境条件对微藻培养的影响进行了分析,介绍了Arthrospira-B、PBR@LSR和水生生物二元生态系统3种空间微藻光生物反应器的研究成果,并对今后需要解决的关键技术进行展望。