空间密闭生态系统中高等植物生长发育实验取得成功

中科院上海生命科学研究院植物生理生态所承担的“空间密闭生态系统中高等植物生长发育研究”在实践八号卫星上的实验获得成功。该项研究的目的在于利用育种卫星留轨舱的空间环境资源，通过对空间密闭培养系统中高等绿色开花植物青菜Brassica parachinensis Bailey从种子萌发、幼苗生长到开花授粉各个阶段的实时图像观察，了解空间微重力对高等植物从营养生长到生殖生长的过渡规律，以及对开花、授粉等重要生理过程的影响，揭示空间微重力对高等植物的营养生长、花芽分化、生殖器官形成的作用。

受控生态生保系统中关键生物部件的筛选

生物部件是受控生态生保系统的核心部分 ,筛选的生物部件合适与否在很大程度上决定着试验的成败。为此 ,通过大量实验研究 ,为受控生态生保系统筛选出关键生物物种 1 5个 ,其中高等植物 (蔬菜类 ) 4个 ,微生物 5个 ,微藻 5个 ,低等植物 1个。

密闭系统中光强和光照时间对小麦的交互作用

目的研究密闭系统中光强和光照时间对小麦生长发育及生产效率的交互作用,并以此为依据优化受控生态生保系统(CELSS)中小麦培养的光照策略。方法实验采用双因素正交设计,光照强度和光照时间各设置4个水平,比较各处理小麦的生理指标及生产效率差异。结果小麦生育期随着光照强度增强或光照时间延长而缩短。光照强度和光照时间均能通过改变光能输入量而对小麦生长发育及产量产生显著影响,小麦光合速率和产量均随着光能输入量的增加而提高。但在相同的光能输入量下,低光照强度+长光照时间的处理收获指数(HI)、粒叶比(GLR)和产量均显著高于高光照强度+短光照时间的处理。随着光照强度增加,小麦的收获指数和粒叶比显著降低;而随着光照时间延长,收获指数和粒叶比显著提高。能量利用效率方面,无论光照强度增强还是光照时间延长,都会导致能效比降低,但光照强度增强时能效比降低更明显。结论光照强度增强和光照时间延长均可增产,但高光照强度对营养体生长促进作用更强,而长光照时间对籽粒积累促进作用更强,因此长光照时间下小麦生产更为高效,源库协调性更好。在能源匮乏的载人航天环境下,利用长光照时间提高小麦产量能源利用率更高,系统的经济性和节能性更好。经推算,该环境下,23 m2小麦可满足1名航天员对碳水化合物的需求。

固态胺CO_2净化系统中的蒸汽发生器研制

目的研究蒸汽发生器中功率匹配与水汽分离的关键技术 ,设计、研制了蒸汽发生器装置 ,并对其进行试验、研究与讨论。方法通过对固态胺解吸过程进行热力学分析与实验 ,掌握解吸能量的分配规律 ,实现对设计功率大小的确定。利用表面张力的作用 ,研制了陶瓷芯体 ,实现水、汽分离 ,并根据总的要求设计了蒸汽发生器。结果实验证明所设计的蒸汽发生器满足了系统的要求 ,有效地实现了水、汽分离并与系统功率的匹配合适。结论研究的结果与方案正确 ,在实际的应用中切实可行。

空间高等植物栽培地面实验装置的研制

为进行受控生态生保系统试验研究，研制了地面模拟实验装置。该装置由主机、氧气和二氧化碳测控系统、植物栽培系统和整机数据管理系统组成。栽培室内胆为镜面不锈钢结构，其有效容积１ ．８ｍ ３ ，有效栽培面积１ ．２ ｍ ２ ； 采用电子荧光灯作光源和聚乙烯醇缩甲醛材料作根基质； 栽培室内的温度、相对湿度、氧气浓度、二氧化碳浓度、光周期和光强度等环境参数和营养液的ｐＨ 值、电导率、溶解氧、储箱液位和供液流量等参数均实行自动调控，并通过上位机实施定期的动态巡检、采集、储存和打印。联合调试和初步植物栽培实验的结果证明该设备的性能达到了最初的设计要求，能够满足今后空间植物栽培或其它生物培养地面模拟实验研究的需要。

微生物处理废物实验装置的研制

目的建成微生物处理废物实验装置 ,拟将植物不可食生物量转化为植物营养液供植物生长发育。方法提出技术指标和性能要求 ,进行方案论证、图纸设计、加工、调试和初步微生物废物转化试验。结果该装置生物反应器中的温度、搅拌速度和供气流量可以实现自动控制 ,pH值和溶解氧浓度可以实现自动测量和手动控制 ,达到了预设的技术指标要求。 1 5d的初步微生物处理废物试验表明 ,该装置运行平稳 ,参数测控精确 ,生菜不可食生物量的降解率基本达到 90 %。结论该装置技术指标合理 ,性能稳定可靠 ,可以用来进行植物不可食生物量等废物的降解处理。只要继续优化参数组合 ,效果应该会更好。

红萍供氧装置及其试验研究

以红萍为供Ｏ２ 植物设计研制了进行植物放Ｏ２ 研究的装置。装置是以狗为耗Ｏ２ 动物，设计既考虑到满足红萍生长所需要的光照、温度、湿度、营养以及分萍的要求，又考虑到狗在密封试验舱较长时间所需要解决的食物供应、排泄物的处理以及舱内温度控制等，从而使试验能在一定时间内连续进行。采用该装置进行了红萍放Ｏ２ 试验。结果表明，可选红萍做为供Ｏ２ 植物。

美国NASA高级生保计划实验模型项目研究进展

美国NASA肯尼迪空间中心的高级生保计划实验模型项目着重进行生物再生生保部件的研制 ,目的在于进行大气、水和食物生产的作物栽培以及用于废物循环的生物反应器的研制等。该项目的中心部件是生物量生产舱 ,外围 1 5个环境受控舱和占地面积为 2 1 50m2 的实验设施。为了支持高级生保计划 ,该项目已经并将继续利用这些装备进行大规模的部件试验和所需相关技术的开发 ,以便应用于位于NASA约翰逊空间中心的载人试验基地 ,以期最终实现月球和火星飞行。

空间供氧技术

空间供氧系指在外层空间航行中载人座舱供氧的特定含义。空间供氧技术的研究属于空间应用科学研究的范畴。空间供氧技术是生命保障系统中的重要组成部分。一、空间供氧技术的意义 1.空间供氧技术与空间科学空间科学是当代科学技术向更高层次发展的又一个新领域。

放眼星空 立足脚下

初识“月宫一号”2021年,我有机会参加了英才计划项目,并幸运地加入了北京航空航天大学刘红教授“月宫一号”课题组,这是一个为人类未来移民太空而建造的、模仿地球环境的大型密闭生态系统。第一次来到北航,进入“月宫一号”这个密闭的不锈钢舱体中,我非常激动,仿佛来到科幻小说中描绘的太空世界。我想到了埃隆·马斯克的火星移民计划。

绿航星际 4人180天受控生态生保试验——布局未来，成果斐然 “绿航星际”4人180天受控生态生保集成试验回顾

早在2013年，深圳市政府即开始了前瞻性布局，与中国航天员科研训练中心签署战略合作协议，明确提出通过“深化我国太空受控生态技术的基础研究，阐释长期密闭生态系统中的重大科学问题；突破载人航天深空探测核心技术，