昨天（5月20日），北京航空航天大学校内，神秘的“月宫一号”缓缓开启舱门，谢倍珍、董琛、王敏娟三人微笑着走出“月宫”，手里还拿着亲手种植的四季豆和胡萝卜。刚刚结束105天“密室生存”的他们，成功完成我国首次长期多人密闭试验。
随后，北航宣布，我国首个生物再生生命保障试验系统及其实验装置“月宫一号”研制成功，这使我国成为继美国、俄罗斯之后第三个掌握该技术的国家，这一技术为宇航员在太空长期生存奠定基础。
探秘“月宫”
百平方米“月宫”
每日运行费用近一两万元
北航新主楼西侧，有一排蓝顶白墙的房子，房子里就是神秘的“月宫一号”。
据介绍，“月宫一号”分两期建设，由一个综合舱和两个植物舱组成，总面积达160平方米，总体积500立方米。记者眼前的“月宫一号”舱顶部为椭圆形，下部为长方形，看上去像大型油罐车，这只是一期工程。
“月宫”一期去年10月建成，包括一个综合舱和一个植物舱，面积达102平方米，总体积约300立方米。综合舱面积达42平方米，设置有居住间、饮食交流间、洗漱间、废物处理间；植物舱共60平方米，可进行三层立体栽培，种植面积达69平方米。植物舱被分隔为两个植物间，可以根据不同植物生长需要独立控制环境条件。
北航生物与医学工程学院教授、首席科学家刘红带领的26人团队负责“月宫一号”的理论、技术研究以及舱室系统设计、安装、调试等。据刘红透露，“月宫一号”项目已耗时10年，投入近两千万元，其中建立“月宫一号”一期花费1000多万元，每天运行费用约一两万元。
“月宫”零排放
水气食物循环再生
宇航员在太空生存，离不开氧气、水和食物，此前人类进入太空，多从地球上携带生存物资，但若想在月球、火星甚至更远的天体上长期生存，食物、水等物资的携带和储存将变得昂贵而艰难。于是，科学家设想构建类似地球生物圈的“生物再生生命保障系统（简称BLSS）”，解决人类在宇宙中生存的难题。
“月宫一号”中就有这样的“生物圈”，不仅氧气、水和食物循环再生，志愿者们的排泄物经过生物技术处理后也循环利用，实现零排放。
三位志愿者在植物舱共种植21种植物，包括小麦、大豆等5种粮食作物，胡萝卜、豇豆等15种蔬菜，另外还有草莓。这些植物不仅提供三人的“口粮”，还是三人的“呼吸树”“水之源”。
例如人、动物和废物处理产生的富二氧化碳空气经净化后，从综合舱送达植物舱，供植物光合作用；而植物舱产生的富氧空气经空气净化后，送到综合舱，供人和动物呼吸，并提供废物处理所需的氧气。
植物蒸腾作用产生的冷凝水被净化后，由系统补充微量元素，为志愿者提供生活用水。据刘红透露，目前舱内每天可以回收300升冷凝水，三名志愿者一天用水只需75升，富余较多。
此外，秸秆、粪便、食物残渣等废物经生物技术处理后，变成“类土壤基质”肥料，用于植物种植。一部分冷凝水与净化后的生活废水和尿液也用于植物栽培。
“月宫”生活
一日三餐多面食
吃虫补充蛋白质
今年2月3日，谢倍珍、董琛、王敏娟走进“月宫”，过上自给自足的生活。
北航博士生王敏娟性格活泼，她是“月宫”中的大厨。“月宫”种有小麦，一日三餐多面食。小麦成熟后，经磨麦机加工变成面粉，王敏娟制作出美味的全麦面包、馒头、包子、饺子等食品。为了保持舱内空气干净清洁，王敏娟做菜少油少烟，比如凉拌黄瓜、毛豆拌牛肉等。
谢倍珍是北航讲师，她负责饲养一种昆虫——黄粉虫。这也是一种食物，可以帮助志愿者补充动物蛋白。黄粉虫能长到2.5厘米，油炸后如薯条般美味，磨碎夹在面包里也相当可口。
董琛也是北航的博士生，他主要负责照料植物。
记录“植物”日记
看“舌尖”解馋
“月宫”中的一天从7时30分开始。吃完早餐，谢倍珍处理尿液、回收冷凝水，董琛为植物灌溉营养液；中午12时吃饭，午休一个小时；下午，董琛负责观察植物生长情况，王敏娟照料植物，谢倍珍则继续收集尿液等，并饲养黄粉虫。晚上则是娱乐健身时间，志愿者们可以上网、打电话、看书，或者是骑车、玩哑铃。喜好美食的王敏娟每周还要坚持看《舌尖上的中国2》，结束“密室生存”后，她最想去吃一顿火锅。
每天，志愿者们还要结合自己的专业完成科研任务，例如记录植物生长情况、微生物、水质等各种数据，以供后续分析。
“舱内很干净，都没有PM2.5。”王敏娟打趣道。由于舱内少菌环境，志愿者出舱后需要立即戴上口罩，以免被细菌或病毒感染，他们还需要到医院进行全面体检。
“月宫”展望
多项创新领衔美俄
据研究人员统计，在本次长期多人高闭合度集成试验中，“月宫一号”试验系统的总闭合度达到了97%，系统内氧气和水100%循环再生，55%的食物也是再生而成。
刘红透露，与美国和俄罗斯两国已建成的系统相比，“月宫一号”更为先进，创新之处包括引入黄粉虫，能产生动物蛋白；植物更多；在尿液中除回收水外还回收氮素，用作植物栽培；舱内光源更加优化，通过调节LED灯的光色组合，使得光的效率更高等等。
据刘红介绍，本次试验确立了生物再生生命保障系统的设计构建方法，初步建立共生植物优化配置与动植物高效培养技术，以及废物的高效循环利用等技术。此外，研究人员还发明了新的气体平衡调控方法，并发现空气中二氧化碳浓度变化对植物暗呼吸、光合作用以及人呼吸的影响量化规律，明确生物再生生命保障系统今后的研究发展方向。
系统中多项关键技术，例如智能化光环境控制技术、高效立体多层栽培技术、微生物燃料电池技术等经转化后，应用前景广阔。
2016年四人密室生存
志愿者出舱，“月宫一号”的试验并未结束。6月1日，“月宫”清舱，开展7天的密闭无人试验，以观测舱内的气体状况。
依据刘红的计划，今年下半年开展“月宫一号”二期工程，除升级已有系统外，还要再建密闭舱，预计2016年将开展更高闭合度、更长时间的4人“密室生存”试验，为下一步进入太空试验做准备。
昨天上午，北京航空航天大学的三名志愿者在“月宫一号”植物舱内向外界挥手致意。 记者 和冠欣摄
“月宫”问答
1、如何选择植物？
刘红：植物必须有营养、比较容易种植、生长周期较短。此外，密闭舱空间有限，植物的个头儿要比较小，最好不需要光周期，这样无论白天夜晚都能生长。
2、为何试验进行105天？
刘红：“月宫一号”内分批次分时间种植了很多植物。考虑到生物试验的重复性，将时间定为105天，在此期间，小麦可以收15批，空气可以完全循环三次。
3、“月宫”如何应用？
刘红：在飞往月球、火星等天体的飞船上，或是在这些天体上建立基地，就可以搭载“月宫”，构建类似地球生物圈的小型生态系统，供人类长期生存。
记者 任敏
