人类能在太空长期生存吗？

<p>　　在外层空间的严酷环境中，人能够长期生存吗？如何维持航天员最基本的生存需求？这是人类梦想飞出地球首先要解决的问题，必然涉及到环境控制与生命保障系统，简称环控生保系统。在半个世纪的航天实践中，科学家们研究了许多种环控生保方案。 </p><p>　　如今的航天员，已经能够在空间滞留几天、几十天乃至半年、一年。他们所需的食物、饮水和随时都需要呼吸的氧气是如何解决的呢？如果空间飞行持续时间短，航天员人数较少，几个人所需要的一切生活必需物品，都可以在发射时一次性从地面上带去。因此，飞船要用较大的体积和质量来携带航天员的生活必需品，当前中国的神舟号飞船就是采用这种方式。和平号空间站、国际空间站长期留在空间，为了给航天员提供生活保障用品，一般采用定期发射货运飞船来补充必需品，这种方式的环控生保系统，称做补给式环控生保系统。显然，这种环控生保系统只需考虑建造一个环境温度、湿度、空气压力和成分受到精确控制的密闭生活空间，其他生活必需品由地面运来。但是仅依靠地面携带或补给生活必需品，是无法维持人的更长期空间生存的。于是，一种再生式环控生保系统方案被提了出来。 </p><p>　　利用化学或物理方法在空间进行氧气制备，解决呼吸需要的氧气问题；把废水、废液包括人体排泄的汗和小便，都重新收集起来，经过净化再生后再利用，甚至作为航天员的饮用水。这就是再生式环控生保系统，这种方案已经部分实现，有些技术已经相对成熟并逐渐得到应用。但是，它仍无法保障更长时间的太空飞行和地外永久居留的食物供应问题。 </p><p>　　科学家们总有数不尽的奇思妙想，对未来的太空生命保障系统也提出了种种设想（图1）。受到地球自然生物环境的启发，他们提出了一个理想的“受控生态生命保障系统”概念（图2）。生物世界是一个奇妙的世界，地球上的生物链和谐地保持着一个合理的动态平衡。那么，人类为什么不可以在航天器上，在未来的月球站或火星站上，人工构建一个“小地球”呢！理想和现实有多远的距离？受控生态生命保障系统如何实现？这成为科学家探索的目标，也是人类航天应用技术中的前沿。科学家们正为实现这一目标而不懈地努力着。</p><p align="center"></p><p align="center"> 　　</p><p>　　图1  科学家设想的未来太空生命保障系统 </p><p>　　</p><p align="center"> 　　</p><p>　　图2  未来的空间受控生态生命保障系统 </p><p>　　</p><p>　　那么，受控生态生命保障系统到底能不能实现呢？科学家们自信地说：“那是完全可能的！”理论上认为，在外太空，一个密闭的人、动物、植物和微生物的共居系统中，只要有光能的驱动，有可能做到氧气、水和食物等物质的平衡循环。绿色植物利用光能，吸收二氧化碳和水，生产出碳水化合物和其他一系列有机物，如最基本的糖、蛋白质和脂肪等，并释放出氧气，作为人和动物赖以生存的食物、氧气；动物则为人提供动物性食物，人和动物的代谢排泄物、呼出的二氧化碳供植物所需；微生物在这个系统中可以分解植物残留物、人和动物排泄物，净化水，达到物质的循环再利用。 </p><p>　　但是，在空间，人、动物、植物和微生物会有什么响应？能否与在地球上一样做到生态平衡？在有限的空间中，选择什么样的动物、植物和微生物，才能做到有效的搭配和高效率的物质循环，并满足生活在其中的人的生存需要？这是科学家需要思考的问题。一个动态的复杂生态系统，需要人们对系统中的每一个成员、每一个环境因素的供、受关系有精确的认识和掌握。美国曾经在沙漠上建立过一个大型封闭系统“生物圈2号”（图3），在里面种上精心挑选的3 500种植物，放养了猪、羊、鸡等300种动物，以及昆虫、微生物，然后把人这个重要成员也放进去，断绝外界的任何供给，看那个系统内的所有成员能否正常生存下来。遗憾的是，该实验以失败告终。这也说明，要将生命长期融入太空，绝非简单的事情。 </p><p align="center"></p><p align="center"> 　　</p><p>　　图3  美国建造的“生物圈2号”模型 </p><p>　　</p><p>　　来源：《中国载人航天科普丛书？探秘太空》</p><p>　　</p><br />