嫦娥四号完成人类首次月面生物实验让纺织人惊喜

时间:2019-01-28 来源:中国纺织报

探月工程嫦娥四号任务捷报频传,其中,还净是让纺织人惊喜的大事!1月15日据央视报道,嫦娥四号上搭载的生物科普试验载荷发布了最新试验照片,照片显示试验搭载的棉花种子已经长出了嫩芽,这也标志着嫦娥四号完成了人类在月面进行的首次生物实验。

此次在月球上进行的生物科普试验选择了棉花、油菜、土豆、拟南芥、酵母和果蝇六种生物作为样本,将它们的种子和虫卵带到月球上进行培育。最新传回的图片显示,棉花的嫩芽长势良好,这是在经历月球低重力、强辐射、高温差等严峻环境考验后,在月球上长出的第一株植物嫩芽,实现了人类首次月面的生物生长培育实验。
据了解,此次科普试验的生物物种筛选有着非常严苛的要求。由于载荷大小有限,要求里面的动植物不能占用过多空间。因此首要条件就是“个子小”。同时,还要能够适应月球表面的极端条件,要求动植物能耐高温、耐冻,并且能抗辐射和抗干扰。
后续,这株成功培育出的植物嫩芽还将继续生长,有望成为月球上的第一片绿叶。
据了解,本次生物科普试验载荷生物种类的筛选除了实现在月球表面环境下植物种子发芽和幼虫成长的最低目标,更重要的是基于未来进一步开展太空生物学研究的长远考量,而这也是为以后人类进入月球乃至地外星球生存提供保障。粮、棉、油是人类赖以生存的最基本需求,马铃薯是大家熟悉的食物,很有可能是以后太空的主食。油菜作为重要的油料作物,是太空食物中不可或缺的油料保障。拟南芥、果蝇、酵母,因其作为全球科学家研究生物的模式物种,生长周期短,能够在短时间内展示完整的生命过程而得以入选,便于研究生物生长发育和代谢规律。

据了解,2015年国家航天局、教育部、中科院、中国科协和团中央共同发起征集嫦娥四号科普试验生物科普试验载荷。重庆大学“生物科普试验载荷项目”在近300份作品中脱颖而出,并于2016年底被最终确定为搭载项目之一。
生物科普试验载荷由特殊的铝合金材料制成,直径173毫米,高198.3毫米,内部除了6种生物,还有18毫升水,以及土壤、空气、热控以及两个记录生物生长状态的相机,总重量为2.608公斤,生物生长空间为1升左右。

生物科普试验载荷项目将展示生物在月球低重力、强辐射等条件下的生长发育状态。微型生态系统中植物负责生产氧气和食物,供所有生物“消费”;作为消费者的果蝇和分解者的酵母,通过消耗氧气产生二氧化碳,供植物进行光合作用。此外,酵母可以分解植物和果蝇废弃物而生长,酵母又可以作为果蝇的食物。


科普时间:
棉花等六种生物是如何在月球生长的?

据了解,生物科普试验载荷内搭载的棉花等六种生物,形成一个简单的微型生态系统,均放置于密封的生物科普试验载荷罐内。地面组装合盖过程中,所有生物装载操作均在严格无菌环境的超净工作台中进行,确保全过程无生物污染。

生物科普试验载荷罐是一个高度密封的抗压容器,在经历发射和着陆等阶段严酷的力学考验后,生物科普试验载荷于嫦娥四号登陆月球第一天(1月3日)23:18分加电开机并启动主相机拍照,23:48分在地面控制中心发送放水指令后,植物种子和果蝇虫卵结束发射场等待发射两个月以及太空飞行近一个月的休眠状态,进入生物月面生长发育模式。1月5日晚8点,地面接收数据显示载荷内种子已经发育为胚根。

地面罐体,2019年01月03日23:50分注水,试验第一天

地面开放空间,2019年01月03日,第一天注水

2019年1月12日20:03:34地面发送了生物科普试验载荷断电指令,载荷正常关机。“从开机至断电,生物科普试验载荷在轨工作状态良好,累计工作时间长达212.75小时,主副相机累计拍照34次,下传照片170多幅。与整器保持良好的持续通信状态,并实时传回温度、电压、气压等各项遥测数据。通过照片数据和遥测数据分析,设备内部水已完全浸润土壤,温度、压力等完全符合生物生长发育的要求,达到设计指标,部分指标超过预期。”教育部深空探测联合研究中心副主任、生物科普试验载荷总设计师、重庆大学先进技术研究院院长谢更新教授介绍。

地面罐体,2019年01月07日,第4天,主相机,注水后87h

地面开放空间,(左)2019年01月07日,第4天,营养土,注水后81h;(右)2019年01月07日,第4天,蛭石,注水后81h
“这是人类第一次在月面上做生物生长试验,以前科学家在空间站以及其他航天器上开展过多次生物试验,但月球上还从未有过。生物科普试验载荷已初步实现人类首次月面生物试验,在荒芜的月球上培育出第一株植物嫩芽,并随时间的推移,成功实现人类有史以来第一片在月球生长的绿叶,对人类今后建立月球基地提供研究基础和经验,具有重大意义。”谢更新说。
为进一步凸显本次生物科普试验载荷的科研和科普价值,生物科普试验载荷项目组同时在重庆大学开展了地、月对比实验,同一个生态系统(密闭空间)在地球、月球不同条件下以及在地面自然条件下(开放空间)的生长发育情况对比。

地面罐体,2019年01月12日,第9天,主相机,注水后212h

地面开放空间,(上)2019年01月12日,第9天,蛭石,注水后212h;(下)2019年01月12日,第9天,蛭石中的马铃薯幼苗
据生物科普试验载荷负责生物模块的团队成员介绍,对照试验分为封闭环境1:1对照和开放环境下的对照试验。1月3日晚23:50分,地面试验载荷与月表载荷同步注水,对照试验正式开始。整个地面对照试验全程以在轨工作的生物科普试验载荷传回的温度作为参考,地面对照通过控温,与在轨工作温度保持一致。截至1月12日,地面对照实验罐体内已陆续发现棉花、油菜种子萌发,且长势良好,可观察到嫩绿的子叶。开放环境下,可见油菜、棉花和马铃薯种子萌芽,幼苗呈茂盛生长趋势。

据介绍,生物科普试验载荷在月面注水进行发芽和生长实验以后,经过9天时间进入月夜期。目前,生物科普试验载荷已进入断电状态,载荷内部在月夜温度零下52℃的情况下,所携带的六种生物将结束本次科普试验使命,处于冷冻状态。待下一个月昼期温度上升后,在全封闭状态的生物科普试验载荷罐中,六种生物将被慢慢分解成无害的有机物,并将被永久封存在生物科普试验载荷内部。