LED半导体照明网讯 实现密闭空间长期载人飞行，建立和发展面向星际生存、适合多乘员长期驻留的生命健康保障体系，是世界各航天大国致力突破的首要难题。

12月14日11时15分，随着参加绿航星际4人180天试验的4名志愿者迈出密闭舱，此项我国首次主导的“人与环境”领域大型国际试验取得圆满成功。

试验负责人、载人航天工程航天员系统副总设计师李莹辉介绍，此次试验深化了我国对于第三代航天环境控制与生命保障系统技术的认识，是发展该技术的重要工程实践。随着试验达到预定目标，为未来地外星球基地生命保障技术的预先研究打开了新局面，也为后续试验研究以及我国空间站任务提供了重要技术基础。

据悉，“绿航星际”是国际上同类试验时间最长、人数最多、系统复杂性最高的受控生态生保试验。

将“火星种土豆”变为现实

随着人类不断向深空展开探索，电影里火星种土豆的情节早晚会变成现实。此次试验，正是前瞻性地面向地外星球基地建设，以解决人的生存问题和健康问题为首要目标。

李莹辉介绍，航天环控生保技术可分为三代。一代技术的氧气、水、食物等物资全部从地面携带，废弃物不循环，主要面向短期飞行任务，应用于神舟飞船等。

第二代技术以物理、化学再生为基础，可以实现空气、水的再生循环，但食物仍需地面供给。其面向中长期飞行任务，用于国际空间站以及未来我国空间站。

第三代技术基于生态学原理，有机融合前两代技术，由人工建立封闭受控的生态系统，通过动植物培养、废水废物处理、大气调控等多个功能单元协同，实现密闭环境体系内食物、大气和水的高效循环再生，以大幅减少航天任务的物资补给需求。

“本次试验是第三代环控生保技术研究的开篇之作。”试验技术负责人、航天员中心环控生保研究室副主任余青霓说，试验中实现了大部分生活所需的自给自足，包括100%的氧气、99%的水和70%的食物。

李莹辉表示，通过试验，还进一步认识了长期封闭条件下人体生理学、心理学、行为学及工效学等变化特点；为多维度、多层次认识人、系统、环境间的相互作用关系提供了新模式；完成了空间站任务中心理支持、医监医保以及生活物资管理等项目的技术验证与数据积累。

国内最大的“太空农场”

本次试验所用的密闭舱，在位于深圳的太空科技南方研究院内，是我国目前最大的空间生命保障系统集成试验装置。它占地面积370平方米，总容积1049立方米，由4个生物舱、2个乘员舱、1个生保舱和1个资源舱组成。

记者在生物舱里看到，紫外线照射下，生菜、小麦、马铃薯等作物长势喜人。李莹辉介绍，密闭舱里植物栽培总面积为260平方米，栽培了5类25种植物，包括小麦、马铃薯、甘薯等粮食作物，大豆、花生等油料作物，生菜、苋菜、小白菜等蔬菜作物，草莓和樱桃番茄等水果，还有铁皮石斛、辣木等功能植物。它们并不仅仅作为食物，还能用于生产氧气、吸收二氧化碳、净化水质，同时对有害气体也有微量吸收能力。

李莹辉介绍，此次试验平台共包括14个子系统。除了植物培养和光照系统，生活用水供应系统可以收集冷凝水，经过过滤和灭菌处理后供人使用；废水处理系统可以收集生活废水和尿液，降解其中各类有机物质，使其变为植物营养液，再通过植物生长进入生态循环圈；固体废物生态化处理系统能利用微生物对粪便、餐厨垃圾等进行降解处理，得到的有机肥能供应植物生长所需，产生的废气也能供植物进行光合作用。此外舱内还包含大气净化系统、应急生保系统等。

在过去的180天里，他们按照试验大纲和指挥协同程序圆满完成了各项科研试验任务。平台14个子系统运行可靠，5类25个品种植物茁壮生长，635台（套）参试设备稳定工作，两大学科21个参试项目有序实施，实现了两大学科1700余项数据的连续采集。

生理与心理的双重考验

研究长期密闭空间下，人的生物节律睡眠与心理影响也是“绿航星际”的重要试验内容之一。

事实上，试验中有36天，乘员们被安排按照“火星时”进行作息，这就使得舱内“每天”的时间比地球时间多出整整40分钟。

航天员中心环控生保研究室助理研究员唐永康既参与了试验平台建设，又在试验中担任指令长，双重身份让他更为艰辛。试验中，他负责舱内各项事务的决策，协调调度每日工作，并指导、配合其他成员工作。由于成天督促别人，他管自己叫“唠叨哥”。任务进行到中段，成员们进入生理心理疲惫期，唐永康除了鼓舞大家踏实工作，还带动大家释放情绪。他们的首选娱乐是打双升，嘴上互不服气，技术半斤八两。

罗杰来自深圳农业科学研究院，心思细腻爱看书，被称作“文艺哥”。舱内没有日出日落的生活，一度让他很不适应，觉得每一天都是挑战。最困难时，他常和唐永康在植物堆里谈心，这份情谊让他尤为难忘。

吴世云是太空科技南方研究院的科研人员，负责整个平台的运行维护保障，还承担着大气、水、固体废物循环等项目。任务很重，但他极为负责，被称为“认真哥”。他甚至把舱内的厕所打扫得让其他人不好意思用。吴世云说，自己喜欢让思维沉浸在工作中，这样就不会感受到被隔离的压抑。但在任务末期，他还是压抑了，原因是工作太熟练，业余时间过多而闲的。

在由4个生物舱、2个乘员舱、1个生保舱和1个资源舱组成的密闭试验舱里，乘员们只能与舱外“隔窗相望”，只有需要从外界向舱内运送必要的补给时，小窗开启，乘员们的心里才能照进些许“阳光”。

“我们只能在仓外给予他们技术指导和心理辅导，观察他们生理参数的变化，以进一步研究长期封闭条件下的人体生理学、心理学、行为学以及工效学等变化特点和规律。”航天员科研训练中心环控生保研究室副主任余青霓说。

志愿者自己烹制的美味佳肴

据现场专家介绍，4名志愿者随后将接受一个月的医学检查，舱体内部系统还将继续进行一个月的数据采集和试验。

结语

在航天领域，有两项国际上持续开展研究和优化设计的重要课题：

一是在人的健康研究方面，主要针对空间飞行任务时长对人体生理、心理的可能影响，瞄向空间飞行主要医学风险，系统开展研究，主要包括空间环境对航天员心血管功能、视功能、听力、味嗅觉、物质营养代谢、情绪调控、睡眠-清醒生物节律、药代动力学等影响的研究等。

实际上，在人的生理节律和情绪这方面，人工照明大有可为。长期以来，人们对于照明的关注主要集中在照明对视觉和环境的影响，以及如何有效地节能照明能源以实现环境的可持续发展。但是，对于人工照明如何对人的心理、生理和行为等多方面的潜在影响，所涉及的研究和应用尚远远滞后，目前比较确定的研究成果，主要是围绕光对人的生物节律，特别是褪黑激素方面的内容展开。而这点在刚刚结束的2016物联网+智能照明大会上，阳光照明总经理官勇也有提及，他认为该项研究是真正需要人与光互动的领域。

未来，照明设计和照明应用的专业人员而言应了解并掌握光的非视觉效果，真正做到“以人为本”的照明光环境，让照明更有效、更高效地为包括处在太阳空间等不同场所的人类服务。

二是在人的保障技术方面，针对空间站任务驻留保障亟需的技术，选择性开展太空跑台束缚系统技术验证、植物栽培关键技术验证试验，这些涉及空间站长期飞行驻留保障的技术，也是国际上持续开展研究和优化设计的重要课题。

其中，植物栽培技术，是未来长期太空载人活动、深空探测等必不可少的一项技术。事实上，“月宫一号”总设计师刘红就曾说过：“现在飞船、近地轨道空间站等生命保障系统是基于携带式、物理化学式系统，无法支撑今后长时间远距离载人深空探测的生命保障需求，要支持这样的任务必须有一个新的生命保障系统，我们叫做生物再生生命保障系统。”

“这样一个生态系统里最核心的单元就是植物栽培单元——也就是太空植物工厂。如果在空间站能有一个植物的栽培空间，不仅让航天员能够看到绿色，而且还可提供一些绿叶蔬菜，对舒缓航天员心理也是有非常大价值的。”刘红说，因此植物工厂在今后载人深空探测中会有非常大的应用前景。不论是植物工厂还是小型的植物培养箱，照明都是其中不可或缺的元素。

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