科普載荷項目總指揮、重慶大學副校長劉漢龍為你揭秘……為何要在月球栽棉花？為何選土豆不選紅苕……

2019年01月12日，第9天，蛭石，注水后212h

在經歷月球高真空、高溫差、強輻射等嚴峻環境考驗后，人類在月球上種植出了第一株植物嫩芽……為什么選這6種生物？為什么是重慶大學牽頭承擔此次試驗？

昨天上午，重慶大學副校長、科普載荷項目總指揮劉漢龍等專家在嫦娥四號生物科普試驗載荷新聞發布會上為你揭秘本次由重慶大學牽頭的科普載荷為“廣寒宮”帶去6名“神秘旅客”，記者帶你直擊這一傳奇。

試驗回顧

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2018年12月8日凌晨，隨嫦娥四號探測器從西昌衛星發射中心出征，由重慶大學牽頭承擔研制的生物科普試驗載荷項目，也一起奔赴“月宮”，作伴“玉兔”。

此次生物科普試驗載荷內搭載了棉花、油菜、土豆、擬南芥、酵母和果蠅六種生物，它們形成一個簡單的微型生態系統，均放置于密封的生物科普試驗載荷罐內。地面組裝合蓋過程中，所有生物裝載操作均在嚴格無菌環境的超凈工作臺中進行，確保全過程無生物污染。

生物科普試驗載荷罐是一個高度密封的抗壓容器，在經歷發射和著陸等階段嚴酷的力學考驗后，生物科普試驗載荷于嫦娥四號登陸月球第一天(2019年1月3日)23：18加電開機并啟動主相機拍照。

1月3日23：48，在地面控制中心發送放水指令后，植物種子和果蠅蟲卵結束發射場等待發射兩個月以及太空飛行近一個月的休眠狀態，進入生物月面生長發育模式。

1月5日20時，地面接收數據顯示，載荷內種子已經發育為胚根——嫩綠的新葉……

1月12日20：03：34，地面發送了生物科普試驗載荷斷電指令，載荷正常關機?！皬拈_機至斷電，生物科普試驗載荷在軌工作狀態良好，累計工作時間長達212.75小時，主副相機累計拍照34次，下傳照片170多張。與整器保持良好的持續通信狀態，并實時傳回溫度、電壓、氣壓等各項遙測數據。通過照片數據和遙測數據分析，設備內部水已完全浸潤土壤，溫度、壓力等完全符合生物生長發育的要求，達到設計指標，部分指標超過預期?！苯逃可羁仗綔y聯合研究中心副主任、生物科普試驗載荷總設計師、重慶大學先進技術研究院院長謝更新教授介紹。

揭秘

為什么是這6種生物？經過上百次篩選無數次實驗

世上生物千千萬，棉花、油菜、土豆、擬南芥、酵母和果蠅憑什么就成了“天選之子”？

劉漢龍介紹，載荷內搭載的6種生物構成一個含有生產者、消費者和分解者的微型生態系統。其中，植物生產氧氣和食物，供所有生物“消費”；作為消費者的果蠅和分解者的酵母，通過消耗氧氣產生二氧化碳，供植物進行光合作用。此外，酵母可以通過分解植物和果蠅廢棄物生長，又可以作為果蠅的食物。

看似簡單的6種生物，最終能成為首次登上月球背面的幸運兒，經歷了上百次物種篩選和無數次生物實驗。

重慶大學生命科學學院太空生物學研究團隊承擔了本次科普載荷生物模塊研制任務。自接到任務到生物物種確定直至載荷封裝，課題組歷時兩年，從云南深山懸崖到新疆沙漠地區，尋找能夠在極端條件下生存的生物物種，挑選了上百種植物進行實驗、篩選。

本次搭載的生物物種篩選有著非常嚴苛的要求。因為“罐子”里資源有限，要求里面的動植物不能占用過多空間，因此，能登上月球，首要條件就是“個子小”。其次，由于月球表面低重力、強輻射、高溫差等極端條件限制，因此要求動植物能耐高溫、耐凍，而且能抗輻射和抗干擾。

本次載荷生物種類的篩選，除了實現在月球表面環境下植物種子發芽或幼蟲成長的最低目標，更重要的是基于未來進一步開展太空生物學研究的長遠考量，而這也是為以后人類進入月球乃至地外星球生存提供保障——糧、棉、油是人類賴以生存的最基本需求，馬鈴薯是大家熟悉的食物，很有可能是以后太空的主食；油菜作為重要的油料作物，是太空食物中不可或缺的油料保障；而擬南芥、果蠅、酵母，因其作為全球科學家研究生物的模式物種，生長周期短，能夠在短時間內展示完整的生命過程而得以入選，便于研究生物生長發育和代謝規律。

如何保證生物生存？有光有水有“空調”

生物們到了月球，首要的問題就是生存。對此，重慶大學的“智囊團”自有妙招——為了給載荷內生物營造一個適宜生存的環境，載荷罐體分別裝置了“空調系統”、光導管和水倉室。罐子的保溫層，能經受月表面劇烈溫差的考驗；內部裝有自動調節溫度的“空調系統”，通過溫度傳感器保證環境溫度在25攝氏度左右。罐體內，植物可通過載荷頂部蓋板上的光導管吸收月面自然光，進行光合作用產生氧氣。

此外，水倉室攜帶了一個裝有18ml生物專用水的水袋和電磁泵，著陸器落月并加電后，接到地面指令讓電磁泵工作，將水袋中的水通過水管釋放到生物艙表面，為生物生長提供水分。

為進一步凸顯本次生物科普試驗載荷的科研和科普價值，生物科普試驗載荷項目組同時在重慶大學開展了地、月對比實驗，同一個生態系統(密閉空間)在地球、月球不同條件下以及在地面自然條件下(開放空間)的生長發育情況對比。

生物科普試驗載荷負責生物模塊的團隊成員介紹，對照試驗分為封閉環境1：1對照和開放環境下的對照試驗。

1月3日晚23：50，地面試驗載荷與月表載荷同步注水，對照試驗正式開始。整個地面對照試驗全程以在軌工作的生物科普試驗載荷傳回的溫度作為參考，地面對照通過控溫，與在軌工作溫度保持一致。

截至1月12日，地面對照試驗罐體內已陸續發現棉花、油菜種子萌發，且長勢良好，可觀察到嫩綠的子葉。開放環境下，可見油菜、棉花和馬鈴薯種子萌芽，幼苗呈茂盛生長趨勢。

為什么是重慶大學？

從257份作品中脫穎而出

本次試驗是嫦娥四號任務中，唯一一個由教育部高校研制、第一個登上月球系統級的航天器并著陸月球背面的科普載荷。人類歷史上的首次探索，憑什么是重慶大學牽頭？

2015年，國家航天局、教育部、中科院、中國科協和團中央共同發起征集嫦娥四號科普試驗生物科普試驗載荷。重慶大學“生物科普試驗載荷項目”在257份作品中脫穎而出，并于2016年底被最終確定為搭載項目之一。

劉漢龍說，重慶大學在機械、動力、能源、采礦、材料方面有非常強的學科優勢，在全球ESI工科方面進入千分之一。這次科普載荷試驗研究許多設備的研制，包括環境的設置，都是重大的強項。

在項目的研發過程中，研發團隊對科普載荷進行多個技術難點的攻關：為確保科普載荷在軌工作安全，罐體結構件全部由高性能鋁合金加工，且進行了防腐處理，并通過分析、試驗的形式進行了多方面驗證；針對長期零下57℃低溫微弱漏氣現象，通過結構分析、密封材料性能優化等多種方法予以解決；為了使科普載荷能夠在零下60℃到80℃的溫度范圍內保持穩定的適宜生物生存的溫度，通過20多次的熱方案設計及優化，最終確定了由半導體制冷器、電加熱器、散熱片及隔熱措施相結合的方式，實現科普載荷內部智能化溫度控制。

“將來我們也會融合，很多技術也在轉化。導光管的技術可以考慮利用到地下車庫，我們現在用的是電燈，以后就可以用自然光。保溫系統的很多技術，也可以在深海作業中推廣應用。這里面有一系列的核心技術，我們主要是圍繞科普這么一個目標，研發出一整套的系統?！眲h龍說。重慶晨報·上游新聞記者 楊辛玥 秦健

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楊辛玥

[責任編輯：楊凡、彭芳]

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