星期二 , 1 12 月 2020
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重慶大學牽頭月球種薯仔

2018年中國將發射嫦娥四號月球探測器抵達人類探測器未曾觸及的月球背面。作為嫦娥四號的「乘客」之一,由重慶大學牽頭設計的科普載荷「月面微型生態圈」將首次被送入月球表面。重慶大學先進技術研究院院長謝更新教授介紹,「月面微型生態圈」將實現人類首次在月球表面開展生物學實驗,會搭載馬鈴薯種子、擬南芥種子以及昆蟲卵到達月球表面進行栽培和孵化,為今後人類進入月球乃至地外星球生存提供保障。

科普載荷「月面微型生態圈」初樣件是一個由特殊鋁合金製作的高18厘米、直徑16厘米的圓柱形,裏面放置了生長周期短的擬南芥種子、可作為太空食物的馬鈴薯種子、保證電池等能源提供和適時的溫度控制。重慶大學副校長劉漢龍介紹,此次科普載荷包含了機械、控制、環境、生物、能源、光學、通信等多個交叉學科研究領域,28所高校參與研究。

逾百零部件僅重三公斤

科普載荷「月面微型生態圈」內部包含40多個零部件,加上照相機、螺絲釘、導線等共有100多個零部件。加上外面的保溫層,將如此多零件整合並把重量控制在3公斤,研究團隊下了大量功夫。「由於運載能力有限,多一克都不行,我們只有在這個有效的空間內進行研發。」謝更新透露。

這是人類第一次登上月球表面進行微型生態圈實驗。「我們希望在月球開出第一朵花」,謝更新介紹,科普載荷通過光導管獲取月球表面自然光進行植物的光合作用,生產碳水化合物和氧氣;蠶繭等昆蟲卵則會生產出植物需要的二氧化碳和糞便等垃圾。

科普載荷主任設計師張元勳介紹,昆蟲產生二氧化碳,馬鈴薯及擬南芥進行光合作用產生氧氣,構建起一個簡單的生態系統。通過觀察低重力、強輻射條件下植物的種子發芽、幼苗生長和開花的全過程,或蟲卵孵化、幼蟲成長發育、破繭成蝶,驗證月球環境下種子的呼吸作用和植物的光合作用,激發人們的生態環保意識。

溫控與能源乃研究難點

謝更新透露,科普載荷主要的幾大難點在於溫控、能源、生態系統構建及環境的不確定性。月球表面溫度在零下170℃至零上120℃間,而植物及昆蟲理想生存溫度為1℃至30℃,因此載荷設置保溫層,以保證植物和昆蟲的正常生長,同時通過導光管保證光照。

由於載荷重量嚴格控制在3公斤,所以任何零件的重量都會精確到克,這就必須選用能量密度大的電池,而在溫差大、高能粒子衝擊的惡劣環境下保證電池正常運轉是一大難題。此外,在發射過程中,衛星繞月、變軌時,其溫度、太陽光照都是不確定因素。

謝更新指出,屆時,科普載荷「月面微型生態圈」將實現人類首次在月球表面開展的生物學實驗,並通過信號傳輸回地球,向全球民眾首次直播展示動植物在月球表面生物生長、光合作用等生物學原理和現象。這些將為今後建月球生態基地提供依據。

大公報記者:韓毅

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