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在月球上“种菜”!揭秘月球上的第一道绿色

发布时间:2019-09-06  来源:央视网  字体大小[ ]

   嫦娥四号在实现人类首次月背着陆探测外,还进行了一项生物科普试验。在这个生物科普载荷里,携带了土豆、油菜、拟南芥、棉花、酵母和果蝇六种生物。希望能够验证月球上植物、动物和微生物的生长情况。在今年年初传回的一张试验照片上显示,科普载荷里的棉花种子长出了一株绿叶,这也是在月面上长出的第一道“绿色”。

   原标题:在月球上“种菜”!揭秘月球上的第一道绿色

  2019年1月3日,嫦娥四号成功着陆在月球背面南极-艾特肯盆地冯·卡门撞击坑的预选着陆区,这是人类首次实现在月背着陆。嫦娥四号在实现人类首次月背着陆探测外,还进行了一项生物科普试验。在这个生物科普载荷里,携带了土豆、油菜、拟南芥、棉花、酵母和果蝇六种生物。希望能够验证月球上植物、动物和微生物的生长情况。

  在今年年初传回的一张试验照片上显示,科普载荷里的棉花种子长出了一株绿叶,这也是在月面上长出的第一道“绿色”。不过由于相机清晰度的原因,这张照片上有些信息一直没有得到确认。比如照片中的绿叶上面的阴影是怎么回事。

  近日,研发团队通过三维重构和数据分析,将这张图片进行了深度处理。发现这抹绿色其实是由两片叶子组成的,而刚刚所说的阴影就是另外一片叶子的影子。同时,这张图片上还展示了月球上植物根茎生长的特点,再次证明了在月球上强辐射、低重力的环境下,仍然可以培养出植物。

 

  试验成功了,但是大家可能不会想到,这个实现首次在月球上“种菜”的团队,其实并不是一个专业的航天队伍。他们当中的大多人甚至没有与航天相关的背景,这也让他们在研制和试验的过程中,遇到了很多意想不到的困难。

  【没有航天“背景”的太空追梦人】

  从环境、机械、材料到生物学,这个十多个人的团队覆盖了多种学科,却没有一个人是航天专业出身。三年前,嫦娥四号面向全社会公开征集生物科普试验载荷的方案,他们的创意在近300个方案中脱颖而出。这才让这群航天的“门外汉”,第一次接触到航天任务。

  没有专业的试验场地,也没有专业的配套元件,已经让他们备受质疑。而由于他们携带的是活的生物,会不会影响到嫦娥四号的总体任务,成了这个项目要面对的最大的争议。

  嫦娥四号科普试验载荷主任设计师 张元勋:因为嫦娥4号是国家的一个重要任务,容不得半点差错。会遭到质疑,这个我们也是可以理解的。他们觉得我们哪里可能会出现问题,我们就去做实验去验证,不会出现这种问题。

  团队里没有人知道他们的命运究竟会如何,两年的时间里,他们只能一次次接受质疑,面对质疑,解决质疑,来证明这个载荷的安全。

  在这样漫长的拉锯战里,团队成员从最开始的六七十个人,到最后只有核心的十几个人留了下来。而就在距离发射只有半年的时候,用于拍摄生物生长情况的相机又出现了问题,让他们再一次面对功亏一篑的困境。

  嫦娥四号生物科普试验载荷总设计师 谢更新:图片传不回来。这个时候大家都已经很疲惫了。但是我和小核心的团队里面这几个人,没有一个人打退堂鼓,所有的人都坚持到最后。

  嫦娥四号科普试验载荷主任设计师 张元勋:从来没想过(放弃)。我内心一直觉得能上去,我也是奔着这个目标来的。

  2018年9月28日,距离发射只有70天,嫦娥四号任务总体和探测器系统的总师、总指挥决定一起开会,来商定这个科普载荷究竟是否能够带上月球。

  经过详细的研讨,专家认为载荷符合标准,不会影响到嫦娥四号的任务总体,研制团队提着两年的心也终于落了地。在生物试验科普载荷随嫦娥四号启程的前一天,谢更新对各任务系统的专家,说了几句心里话。

 

  嫦娥四号生物科普试验载荷总设计师 谢更新:我们的载荷要上天了,但是很有可能长不出东西或者是失败了,假如外面有人在嘲讽我们,批评我们的时候,希望你们也给我们解释一下,我们是努力了,我们是用心了。

  【航天标准下 不断做“减法”】

  事实上,他们不仅没有影响嫦娥四号任务,还成功培养出了月球上的第一株植物,这和他们在研制过程中不断地学习和适应航天标准密不可分。

  由于嫦娥四号原本是嫦娥三号的备份,所以它的结构和设计已经是固定的。留出来的载荷余量只有3公斤,空间高度也只有不到20厘米。在这样近乎严苛的空间限制下,研制团队做了很多的平衡和取舍,其中有遗憾,也有收获。

  眼前这个只有一个手掌大小的板子,就是用来放置携带上月球生物的装置。上面用来区分不同植物的格子,宽度只有7.5毫米,长度也只有9毫米。也就是说,所有的植物种子都只能在这个指甲盖大小的空间里生长,而这也正是嫦娥四号留给这个科普载荷空间之“小”的缩影。

  植物要选小的,动物要选小的,谢更新说,他们原本选择的动物是乌龟,希望能够验证高等动物在月球上的生存情况,同时也会有更好的展示效果。

  嫦娥四号生物科普试验载荷总设计师 谢更新:我们开始半年甚至一年,都是以乌龟为主线,来设计生态系统。但是做完之后知道我们是10月10号就封盖了,就上箭了,有将近两个月12月8号才发射。要保证乌龟在里面呼吸氧气。

  也就是说,乌龟需要在密闭的空间里生存两个月。然而由于空间不够,罐子里的氧气最多只能支撑乌龟生存20天。因此只能换一种耗氧量更小的动物。

  这也就意味着之前按照乌龟设计的生态系统都要推翻重来。像这样的“弯路”团队其实还走了很多。最开始的时候,他们希望载荷里的生物能够在月球上度过一个月夜,这样就可以观察它们在月昼和月夜之间的生长区别。

  月球上的月夜温度达到零下180度,同时月球上的一个晚上是地球上的14天,所以想要度过月夜,就必须携带电池,为热控系统供电。

  嫦娥四号生物科普试验载荷主任设计师 张元勋:我们花的时间最多的是热控和这个电池。17次的结构优化都是围绕要么是热控的需求,要么是电池的需求。

  超过一年的时间,团队一直在各地寻找体积很小,但是能量却足够大的电池。然而当他们终于找到了之后,这些电池却因为能量密度太高,未知性太大,没有通过航天部门的可靠性验证。

  尽管团队不得不接受载荷无法度过月夜的现实,但是这也让这群原本航天的“门外汉”,真切地明白了什么是航天标准。就这样团队成员开始了从结构设计到材料的不断优化,这也为他们最终能够成功奔向月球奠定了基础。

  【打破束缚 我们在月球上“种菜”】

  尽管因为没有接触过航天任务,让这群年轻人经受了更多的考验和难关。但同时,也正是因为他们没有受到过航天任务的“约束”,反而提出了一个个天马行空的创意,有些成为了解决问题的利器。

  每天都在和眼前这些瓶瓶罐罐打交道的郑先喆,从来没有想过自己有一天会和航天两个字有交集。

 

  嫦娥四号生物科普试验载荷团队成员 郑先喆:以前只是说从科教频道或者书本上了解,去卫星发射中心以前都不敢想,觉得那个地方特别神秘。

  作为一个生物学博士,养活几株植物并不是什么难事。但是这次在太空上“种菜”的任务,却给郑先喆出了不少难题。例如,为了防止土壤在奔向月球的路途中散落出来,就需要在上面盖一层布固定住。如果用一般的纱布固定,尽管能够保证土壤不会散落,但同时植物也无法生长出来。

  嫦娥四号生物科普试验载荷团队成员 郑先喆:

  因为(纱布的)眼太小了,种子顶不出来,长不出来就看不到,拍照拍不出来。一直说怎么办。然后突然就想到就是我后面要加水,那么会不会有盖在上面,然后水一溶它就消失了,会不会有这种材料。

  通过查阅大量的资料,郑先喆真的找到了这样一种材料——用在刺绣工艺里的水溶棉。不过,它是不是真的可以用在生物科普试验载荷里,还需要经过大量的实验验证。

  嫦娥四号生物科普试验载荷团队成员 郑先喆:也不清楚这个材料溶解会不会影响植物生长,或者对植物有毒害。

  经过反复的实验,郑先喆终于确认水溶棉不会对植物造成危害,可以作为固定土壤的材料。就这样,这个看似简单但是高效的解决方案成了科普载荷成功的关键。

  类似这样“接地气”的创意还有很多。尽管大家都没有航天任务的经验,但是这也恰恰给了年轻人足够的空间去大胆想象。

  嫦娥四号生物科普试验载荷总设计师 谢更新:我们不是以常规的航天的思路去想这些问题,因为这个团队大家都是很年轻,他思路不受约束。他们一提完之后马上给我发信息,然后做实验,数据拿出来可以,那么就这样定了。

  2019年1月7日,当月球上的科普载荷传回的照片中显示棉花种子成功发芽的时候,证明了这个创意无限的团队两年的付出得到了回报。

  对于这个不是专业的航天团队中的一些人来说,这次科普试验可能是他们人生中唯一一次接近太空的机会,而他们也用坚持和创新,实现了普通人也能探索宇宙的梦想。

中国视频新闻网摘编亓淦玉

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