“月宫一号”总设计师刘红：实现国人的“太空农场”梦想

“月宫一号”总设计师刘红：实现国人的“太空农场”梦想

文/橙

在北航空航空航天大学的校园里，一座名为“龚玥一号”的白色穹顶建筑格外引人注目。它是由一个综合舱和两个植物舱组成的封闭空室。氧气和水可以循环利用，大部分食物也可以循环利用。

2018年5月14日上午，神秘的“月宫一号”舱门打开。当4名志愿者走出舱门时，志愿者的一小步，就是“月宫一号”的一大步，这标志着为期370天的“龚玥-365”实验正式结束。刘宏的团队创造了世界上最长、最封闭的实验记录，以确保在封闭的环境中生存。

这也标志着中国在生物再生生命保障技术领域达到了世界顶端，让世界看到了人类在月球长期生存的可能性。“月宫一号”无疑点燃了中国航天梦的加速器。

《致旅行者，逐梦启航》杨澜专访月宫一号总设计师、首席科学家、国际宇航科学院院士刘宏女士。她从2004年开始在北航空航空航天大学工作，意识到我国在生物再生生命保障系统领域还是一个空小白，大胆地开始了这一领域14年的研究。

一年来，从中国空空间站、核心舱成功发射到田文一号、祝融成功探测火星，从神舟十二号圆满成功到神舟十三号成功发射，我们一次次为梦想而飞，把梦想变成现实，把不可能变成可能。中国在Tai 空的速度和奇迹令人印象深刻。

“探索Tai 空是推动我们人类社会不断进步的不竭动力，是人类共同的梦想。”刘宏还向专栏“致行者，逐梦航行”坦白了她的人生梦想。“我希望‘龚玥一号’有一天能登上月球，然后我能在里面住几天，那就完美了。”

以下是杨澜在《致行者，起航梦想》中对刘宏院士专访的精彩摘录:

第一部分:“龚玥一号”加速中国航天之路。

杨澜:我对你的工作充满了好奇。你做的空基地生命保障的人工封闭生态系统，并命名为“月宫一号”，难道只是在月球上实现的装置？

刘宏:我们的系统叫做空基地生物再生维生人工封闭生态系统实验装置。名字很长，一般人很难理解。所以为了方便交流，我们得给它起个推广名。由于它将首次在月球上使用，因此被命名为“龚玥一号”。但当然，我们的系统不仅可以在月球上使用，还可以在月球、火星和其他遥远的星球上使用。

杨澜:“月宫一号”最大的技术难点是什么？

刘宏:实际上，最困难的是将生物单元连接在一起，形成一个循环系统，并达到平衡。许多人都玩过生态球。其实它的匹配是要计算的，但是过了一段时间就平衡不了了。内部生态崩溃，最后臭不可闻。那么，像我们这么大的系统，不仅需要人在里面生活，还需要很多生物在里面生存，这就需要我们前期做大量的研究，通过精准的设计把它们很好的匹配起来，在运行过程中很好的调控，让系统保持不断的平衡。

杨澜:在这么大的封闭系统中，平衡要考虑哪些维度？

刘宏:这里的平衡，首先是气体平衡，氧气和二氧化碳要平衡，让它们在一个合适的浓度范围内波动。这是第一要事，分分钟直接关系到人的生死存亡。然后，水循环要平衡，还有碳、氢、氧、氮等物质元素的循环平衡。事实上，我们对各种可能出现的问题都有计划和具体的解决方案。我们做过两次长期封闭实验，一次105天，一次370天。实验的成功也验证了我们所建立的系统平衡控制技术的有效性和可靠性。

杨澜:30多年来，你们见证了中国航天梦的一步步实现。目前你所从事的这项研究的国际水平如何？

刘宏:在生物再生生命保障系统领域，虽然我们只做了18年，但我们已经达到了世界上最好的技术指标，比如封闭性。并且，我们已经能够通过调节系统中的生物单元来实现系统中气体的完全平衡，这在世界上是第一个。

但到目前为止，我们的研究都是基于地面实验。地球和月球有区别。比如重力就不一样。地球是一个G，月球的引力是地球的1/6。月球上没有地磁场；另外，即使我们做了密闭舱，屏蔽了，它的电离辐射强度也会高于我们在地面的正常条件，也就是长期超剂量电离辐射。这些综合环境条件将与地面上的环境条件大不相同。所以我们在地面研究，我们认为基础环境已经足够成熟，可以支撑人很好的生活，但是目前可能还不能直接在天上使用。

杨澜:所以，这是我们还需要改进的部分，也是你的下一个梦想？

刘宏:是的，我们下一个非常重要的工作是做太空实验和搭载空空间站。不是说中国马上要建空站，然后搭载月球探测器吗？当然，如果有可能进一步搭载火星探测器，那么我们就可以通过天地对比获得修正参数，可以进一步修正我们在地面上的计算模型。

第二部分:志愿者食用黄粉虫一年。

杨澜:我们了解到，在月宫370天的实验，在这样一个封闭的环境下，是不是对志愿者的身体和心理承受能力的考验？你能告诉我们挑选志愿者的标准以及他们需要具备哪些特殊能力吗？

刘宏:首先，这是一个封闭的实验。它需要长时间待在幽闭的环境中，所以需要很强的心理承受能力。一般我们会选择比较小的房子，也就是能坐得住的房子。当然最重要的是他首先要有这样的感觉，实验中间会遇到很多困难。他必须找到解决它们的方法并坚持下去。然后你要有实验能力，比如你要擅长植物的培育和研究，做很多植物科学方面的试验。例如，如果有人负责废物处理、废水处理和固体废物处理，他必须能够操作这些设备。

当然，里面至少要有一半的人擅长烹饪。因为，在那里，他们必须自己种植、收集和加工食物。比如你今天要吃一个馒头，那么你要收割小麦，脱粒，磨粉，提高面粉，最后蒸馒头。这样才能维持自己的生存。

杨澜:他们可以在里面打电话玩手机吗？

刘宏:他们可以打电话和玩手机，手机里有WiFi，但他们几乎没有时间做这些事情。他们一方面是被试，同时又是实验者，要做很多实验。

杨澜:这些参与实验的志愿者，除了有很强的承受能力和适应能力外，还必须能够和睦相处。不然三四个人打起来或者冷战，问题不就大了吗？

刘宏:他们的合作非常重要。我们先在舱内筛选出一些实验志愿者的候选人，然后开始训练这些候选人，把他们分成两组，让他们一起移动，一起进入舱内，实现各种操作和治疗。最后我挑选了几个配合好的，让他们各司其职。

杨澜:一定要有男有女吗？情侣不擅长吗？

刘宏:男人和女人都必须拥有它并与之相配。不能有情侣是真的，因为会有一些心理和社会的考虑。不能有情侣，没有男女朋友，然后男女都配。男生可能需要做一些体力活，女生需要做一些精细活，保持机舱清洁很重要。

杨澜:当时已经是365天了，突然你又加了5天？

刘宏:是的，加班。当时每个志愿者的反应都不一样，有些不愿意接受。事实上，他的心理发生了一些变化，这是我们认为应该发生的。正常人会这么做，然后我们会有一些安抚措施。其实我们也是想看看他一方面会有什么样的心理波动，然后什么样的安慰才能有效解决这些问题。

杨澜:听说你们这个封闭的房间里有一种叫黄粉虫的昆虫空？

刘宏:我来自江苏，江苏徐州。小时候养蚕不用玩具。蚕是我的玩具，我养了很多蚕。蚕蛹可以油炸食用，而且它的蛋白质很高，气味芳香。其实黄粉虫比蚕蛹香。动物蛋白含量很高，还含有人体必需的氨基酸。植物不能很好的供给我们必需的氨基酸，黄粉虫在这方面比较丰富，可以很好的补充。

杨澜:所以你的志愿者吃了一年的黄粉虫？

刘宏:是的，但是黄粉虫只提供他们所需动物蛋白的10%，其余的是预先储存的加工肉。猪肉、牛肉和鸡肉。

Part3:“也许30年后，普通人也可以漫游空”

杨澜:这几年一些民营企业，比如space x，或者首富贝佐斯等等。，一直高价漫游在Tai 空附近。如何看待Tai 空的这种私人探索和商业应用？

刘宏:商业航天也是航天发展的一大趋势。之前政府是搞航天的，只靠政府是很难做到便宜的。那么商业航天的发展，我觉得有利于帮助降低这个价格和成本，甚至可以在月球上建一个度假村，让普通人以后有机会去Tai 空旅游。

杨澜:现在在Tai 空漫游的费用是5500万美元。当它达到5500美元时，可能会有更多的人愿意尝试。在你看来，普通人还要多久才能去泰空？

刘宏:我相信30年左右就能实现。

杨澜:你提到了在月球上建造度假村。听起来特别吸引人。能实现吗？

刘宏:我认为，在商业航天成本降低后，例如，我们可以在低地球轨道上建造度假村，在月球上建造度假村，在火星上建造度假村。以后普通人也有机会去这些度假村度假了，我们每个人的视野都更广阔了。

但是保护我们生活的星球是第一要务。我一直说是度假胜地，但没说过是永久居住地。虽然很多人都在说地球不能住人，但我觉得把人移民到火星是无稽之谈。到目前为止，人类还没有找到像地球这样适合人类居住的星球，地球是我们的家园。我们去外面考察，做科研，去度假，而不是永久居住。

杨澜:说到火星上的生活，在电影《火星救援》中，宇航员是没有办法自己呆在火星上的。他们得到了一些土壤和水，最后在那里种上了土豆来保护他们的生命。这真的能实现吗？

刘宏:这实际上是一个超级简化的生物再生生命支持系统。里面还是有很多bug的。首先，火星土壤有毒，不能生长植物。另外，在电影里，它的船舱坏了，然后他弄了个塑料布，用胶带粘了起来，这是不允许的。因为外面是真的空，你想想，根本就撑不住，要爆炸了。

杨澜:你刚才说火星土壤其实是有毒的，用它直接种土豆是不可能的。那么月球的土壤是什么样的质地呢？可以用来种土豆吗？

刘宏:我们非常关注月球土壤。首先，月球离我们比较近。在月球上，人类在去火星之前，首先会考虑建立载人考察站，或者载人基地或者度假村。那么，我们人类要想在月球上生活，最好的原位资源利用就是月壤。月壤是月球上最丰富的资源，而且易得。所以如何利用月壤是我们非常关心的问题，也研究了好几年。

月壤是没有毒的，但是它的物理特性不适合用来培育植物，因为它很薄，而且月壤颗粒表面有尖角，会刺穿植物的根部，所以我们要对它进行改良。改进后可以建立一个与月壤整合的生物再生生命保障系统，所以我们现在也在申请，希望能拿到零点几克的月壤进行验证实验。

第四部分:用实力说话，让世界不再低估中国科学家。

杨澜:你小时候的梦想是什么？你从小就有航天梦吗？我看到了你的成长经历。其实1989年，你去莫斯科留学。那时候你是学环保专业的。后来你是怎么和航天空结下不解之缘的？

刘宏:一个人的梦想从童年到青年会有波动。我想第一个萌芽是小时候看星星。看星星会很有趣吗？我想知道更多关于明星的事情。之后还会有很多其他的诱惑，比如我曾经想做裁缝。高中毕业的时候想考大学报志愿。招生简章里的专业我都看了，看中了环保。

后来有机会来到北京航空航天大学空，觉得航天事业真的很精彩，是未来人类可持续发展的一个方向。Tai 空探索是推动我们人类社会持续进步的不竭动力，是人类共同的梦想。当时我就在想，如何把环保和航天有机结合起来。

杨澜:科学家需要努力，需要耐得住寂寞。但是，作为项目负责人，你需要很多其他的努力和才能。比如你当时是怎么推动这个项目成立的？以及如何获得赞助？

刘宏:我在2004年开始这项研究工作。在当时是一件很有前瞻性的事情，很难被大多数人认可。甚至很多人都不明白这是怎么回事。因此，我们的项目很难获得资金支持。

所以中间会找一些企业，特别是在要建这个月宫一号系统的阶段，需要的资金比较多。我理解企业有自己的经营诉求，但是想把自己的企业品牌或者名称放在前面，肯定是不行的。我们是正经的科研，不能沾染这么浓的商业气息。幸运的是，我们找到了一些家国情怀很强的企业，他们愿意支持，甚至不求回报。

杨澜:这些年来，随着您研究的深入和一系列成果的发表，您有没有发现国际同行对我们科学家的态度有什么变化？

刘宏:事实上，它变了很多。2004年，我们刚刚开始这项研究。2006年，我们第一次参加空科学大会，开展了一些研究工作交流。并且，每两年交流一次，我们发现，比如欧美的一些这方面的专家，不愿意管我们。直到2014年，我们完成了第一次长期封闭实验，然后我们去了一个在莫斯科举行的会议。我们发表了这个长期封闭实验。之后发现情况完全变了。我们的报道一结束，各国专家就在茶歇时间主动来找我们，希望进一步交流合作。我当时觉得自己真的很强。

杨澜:我也很骄傲。同时，我凭自己的实力说话。我们可以看到，近年来，中国的科技在一些领域有了突飞猛进的发展，比如人工智能、生物医药等。这些领域的发展会不会和你的体系产生互动？还是带来一些改变？

刘宏:会有的。比如人工智能，在我们的系统里，我们不能花太多时间去操作它，因为我们要保证人的生存。如果能实现人工智能种植、收获、采摘，人们要做的就是下达操作指令，这样就能大大减轻人们的劳动，让他们有更多的时间去思考科学问题。

杨澜:除了有事业，你还有什么样的人生梦想？

刘宏:生活的梦想，事实上，我的生活梦想是我们真的可以在月球上使用我们的系统，人类可以在我们的系统中生存。然后，如果我能在里面呆上几天，那就特别完美了，这是一个遥远的梦想。