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委员故事

为中国“月宫”注入生命能源——记区政协常委刘红

来源:发布日期:2015-06-09

  刘红 山东齐河人。北京航空航天大学生物与医学工程学院空间生命科学与生命保障技术中心主任,区政协常委。九三学社北航支社组委、中俄友好协会理事、生物质液体燃料产业技术创新战略联盟理事、中国环境科学学会生态农业专业委员会委员、中国空间科学学会空间生命科学委员会委员。 

  曾获北京市科学技术奖一等奖一项,二等奖一项。2010年当选为俄罗斯自然科学院外籍院士;2011年当选国际宇航科学院通讯院士;长期从事环境生物学与空间先进生命保障技术研究工作,已经主持完成包括国家攻关项目、国际合作重大项目、863项目在内的国家重要科研项目十余项。在重要国际学术期刊和国际重要学术会议上发表学术论文60余篇,主编专著3部,申请国家专利40余项,已取得授权发明专利8项。 

  “相传月亮上广寒宫前的桂树生长繁茂,有五百多丈高。树下有一个叫吴刚的人每天都在砍树,可每砍一下,被砍的地方就会立即合拢。只因他触犯天条,被贬谪月宫做苦役,以示惩处……” 

  一栋老宅前,树下纳凉的小女孩,手摇蒲扇,眼睛一眨不眨地听老人讲那远古的传说。她仰着小脑袋,努力探寻那棵神奇桂树的踪迹,对月亮充满神往。连小女孩自已也未曾料到:四十多年后的今天,国人登月已不再是个遥远的梦,而她则成了这群梦想缔造者中的重要一员。 

  她就是“月宫一号”的总设计师,北航生物与医学工程学院教授、海淀区政协常委刘红。 

  学成归国 投身航天 

  1987年,刘红毕业于南京理工大学环境保护专业。之后,她选择了第一次把人类送上太空的国度,到他的首都——莫斯科,继续着她的留学深造之旅。 

  1994年,她获得了莫斯科大学环境保护专业博士学位。完成学业,让刘红感觉到她有义务为祖国的科研事业贡献力量,也有能力去追寻儿时的梦想,于是,她选择了回到祖国。回国后,她先后在中国矿业大学、中国农业大学、北京师范大学等高校任教。 

  2004年,刘红来到北京航空航天大学,开始研究“生物再生生命保障系统”,这看似艰深枯燥的概念解决的是如何在广袤太空持续生存的大问题:通过植物种植生成氧气、提供食物,通过舱中乘员的食物残渣等废弃物回收再循环用于植物栽培。物质循环、再生利用,环环相扣。 

  十年来,刘红把全部精力都投入到了这项庞大工程之中,在这个过程中,她感觉到离儿时最初的那个梦“登月”越来越近了。 

   “月宫”出舱 逐梦而行 

  2014520,对于刘红来说注定不是一个平凡的日子。就在这一天,刘红的“月宫一号”成功结束了长达105天的3人密闭试验,这也是中国首次长期多人密闭试验。 

  “月宫一号”是类似地球生物圈的小型生态系统,目前包括一个植物舱和一个综合舱,现有总体积约300立方米,试验时里面栽培了5种粮食作物(小麦、大豆、花生、油莎豆、玉米),15种蔬菜作物(胡萝卜、豇豆、四季豆、茼蒿、苋菜等),1种水果(草莓)。试验时舱内温度一直保持在25℃左右,并且要通过开关LED灯,来模拟白天和夜晚。 

  综合舱中,人、动物和废物处理产生的富二氧化碳空气经过净化后送达植物舱,供植物光合作用;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氧气。由此,形成一个闭环回路生命保障系统。此次高闭合度集成试验,“月宫一号”实现了在系统内循环再生100%氧气和水以及55%的食物,总闭合度达97% 

  为了这次试验,刘红和她的团队走了整整十年。十年辛苦不寻常,是日复一日的辛苦与繁复,它细微到一砖一瓦、一个公式、一粒种子。刘红的孜孜以求,让她从一个人和不到10平米的实验室,到主掌26人的科研团队,再到成就了今天“我国第一个,世界上第三个生物再生生命保障试验系统”,个中滋味惟有她自己最清楚。 

  为了解决循环系统中最关键的一环——植物舱,刘红没少跟有生命的植物打交道,实验自然也要依着这些活物的“性子”来。比起叶菜植物,粮食作物的生长周期要长很多,花生大约是120天。最初栽培时,由于花生不能24小时接受照光,刘红还特意在它们和种植小麦的培养间中间打了隔断。时间一天天过去,花生长势很不错,绿油油的叶子格外茂盛,可却迟迟没有开花。研究人员每天到实验室的头一件事就是看看日思夜想的小黄花是否冒头,可每次都是失望而归。她仔细检查了每一个实验步骤,始终百思不得其解。直到有一天,他们发现隔断另一边投射过来的几束光,这才找到了“元凶”。两个月的精心培育功亏一篑,实验还得从头开始。不过这一次,花生种子们被他们请进了独立的“小单间”。 

  植物栽培是个长期动态过程,它们可不会跟着人类的法定假日“休息”。因此,实验室一直要有专人照看它们,定时测试取样,配制营养液……可以说,包括春节在内的各种假期,刘红从没消停过。 

  即便如此悉心照料,植物们还是会出现一些难以预料的突发状况。比如有一年夏天,空调突然坏了,骤然蹿升的室温一下将实验室里的叶菜植物全“烤”死了。 

  那一刻,捧着这些夭折的幼苗,刘红心里说不出的难过。同时,爱琢磨的她也开始思索化解危机的良方。 

  空间基地里有可能发生设备故障、火灾等各种意外,若植物系统全部瘫痪,最先要保证氧气供应。“我们的‘杀手锏’就是微藻。”刘红说,这种单细胞生物生长特别快,像微生物一样靠细胞分裂,成倍生长。“只要还有藻种,它们一两天之内就能繁衍恢复过来。”  

  凭着这股干劲儿,刘红不断攻克了“月宫一号”生命保障系统中的难关,为最终完成这次高闭合度集成试验奠定了坚实的理论和实践基础。 

  按照规划,“月宫一号”将分两期建设,现在完成的是首期,刘红希望今年下半年能够再建一个植物舱,形成二个植物舱和一个综合舱,建成后总面积约160平方米,总体积约500立方米,之后刘红计划进行四人长期封闭试验。 

  “因为月球高辐射和微重力的环境在地球上极难模拟,目前地面实验只是在做生命保障系统的封闭性物质循环实验上完善。”下一步,刘红需要将mini版的“月宫一号”搭载到空间站、登月飞船上,在外太空获取数据,与地面实验数据对比,得出矫正数据。 

  追梦人的脚步,永远停不下来。刘红说,她最大的梦想就是“月宫一号”这套绿色生命保障系统能进驻月球基地。在那里建造一个属于中国人的“月宫”。“到那时,我们的航天员在天上不仅能欣赏绿、品尝绿,还能呼吸着绿。” 

  脚踏实地 为梦想插上翅膀 

  今天,刘红是不是出名了?在百度、谷歌等搜索平台上,来自她的信息寥寥,这其中的甘苦寂寞恐怕不足与外人道。她形容自己性格“倔强”,定下的目标一定要达到。 

  脚踏实地是否是成功的唯一砝码?也不全是,还要有广阔的胸怀以及想象力。刘红说:“选择航天这个职业的时候,也有很多人说,地面上的事情还没做好,为什么还要研究虚无的太空?我想起读中学的时候,政治老师讲人和动物的区别在于制造工具并利用工具。但我认为,这仅仅是能力上的差别,人和动物最根本的差别在于,人类永远追求新的梦想,永远不会停止对未来世界探索的脚步,无论是微观世界还是广袤太空。” 

  闲暇的时候,刘红喜欢看科幻题材的故事和电影,因为可能从中找到灵感。最近她看了《太阳浩劫》和《太空狗》,前者是悲剧,“给航天员维持给养的生物舱忽然起火了,植物都烧毁了,在一筹莫展的时候,焦黑的土地里忽然冒出一粒发芽的种子。”刘红讲述起来非常熟悉,这根本再现的就是她的日常研究工作。 

  未来还会有更长期的密闭试验、还要研究迷你系统搭载空间站进入月球,把地面和天上的数据类比,进一步校正地面系统。面对这么充满想象力的工作,有人忍不住问她:“你相信有外星文明存在吗?”刘红微笑:“宇宙这么大,一定会有的,或许再过两三百年,随着空间技术发展,人们可以很方便地去外星做客,外星人也会造访我们,就像今天我们出国旅行一样。” 

  是的,这无疑是令人兴奋的。但是对很多人来说,这只是来自未来的憧憬展望,而对于刘红来说,这意义重大,因为她是这个技术的奠基者。 

  有梦想的人,注定要奋斗,永远。 

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