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對話郭金虎:月壤能不能種菜?空間站里生物鐘怎么變?聊聊空間環(huán)境里的生命故事
最后更新: 2024-06-04 15:15:05嫦娥六號已完成人類首次月球背面的月壤取樣。這是嫦娥六號最受公眾關(guān)注的任務(wù),月壤研究有多重要?能為將來的國際月球科研站,提供“種菜”的資源嗎?
同時(shí),我國還有三位航天員葉光富、李聰、李廣蘇在“天宮”空間站工作,5月28日,神舟十八號航天員乘組完成了第一次出艙活動。不同于地面,軌道上的空間站處于失重環(huán)境之中,從2021年6月至今,我國也已積累了一些在太空長期生活的經(jīng)驗(yàn)。地面和空間站的生活有哪些差異?失重環(huán)境對航天員的身體健康有著怎樣的影響?航天醫(yī)學(xué)的發(fā)展能以什么樣的形式造福地面?
對于這一系列問題,觀察者網(wǎng)與研究空間環(huán)境里生物節(jié)律的學(xué)者、《走出地球的生命》一書作者、中山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院郭金虎教授進(jìn)行了對話。
觀察者網(wǎng):自嫦娥五號帶回月球土壤以來,網(wǎng)友們常常調(diào)侃要在月球上“種菜”,這次嫦娥六號將采集更多月球土壤。開發(fā)月球土壤真的可能嗎?
郭金虎:月球土壤跟地球土壤差別很大。我在書《走出地球的生命》中寫到過一點(diǎn)。地球土壤是在大氣、水和生物共同作用下產(chǎn)生的,土壤中含有有機(jī)質(zhì)、無機(jī)質(zhì)和水,也含有很多微生物。月球沒有大氣,月表直接暴露在太陽輻射和微隕石的轟擊之下,月壤不含有機(jī)質(zhì),極度缺水干燥,形成過程沒有生物活動參與,組成月壤的礦物粉末基本是由隕石撞擊破碎形成的。因此,想用地球土壤“冒充”月壤,幾乎是不可能的。
阿波羅登月計(jì)劃的6次任務(wù),一共從月球正面的6個不同地點(diǎn)采集了月壤樣品并帶回。蘇聯(lián)的三次“月球號”任務(wù)采回300克左右的月壤樣品;中國“嫦娥五號”帶回1731克月壤樣品??茖W(xué)家們對月球土壤做過一些實(shí)驗(yàn),結(jié)果是,月壤無法直接用于栽種,但是如果把月壤作為補(bǔ)充的營養(yǎng)物添加到地球土壤里,則會起到促進(jìn)植物生長的作用。在含月壤成分的培養(yǎng)基上培育的甘藍(lán)、藻類、蕨類和苔蘚等植物表現(xiàn)出了更為旺盛的生長活力。當(dāng)然,月壤是不是真的能用于“種菜”,還有待更多的實(shí)驗(yàn)。
嫦娥六號拍攝的月球背面影像(微信公眾號“中國的航天”)
月球上含有豐富的氦-3,可以用在未來的核聚變技術(shù)上,與核裂變相比,核聚變技術(shù)具有清潔、高效的形勢。月球氦-3的存量是地球的200萬倍,這可能是目前在開發(fā)月球資源方面最為吸引人的地方。但是,月球上的氦-3多數(shù)都包裹在鈦鐵礦里,需要高溫才能熔出,所以提煉過程需要消耗很多的能量。如果能克服這一難題,那么開發(fā)月球資源就又可以朝前邁進(jìn)一大步。接下來,就需要考慮如何把能源傳輸?shù)降厍虻碾y題了。但這一領(lǐng)域不是我的研究方向,我對這方面的了解不是很多。
觀察者網(wǎng):在今年的中國航天日上,中國工程院院士、中國探月工程總設(shè)計(jì)師吳偉仁表示,國際月球科研站計(jì)劃在2035年前建成基本型,人類在月球表面的長期活動似乎已不再遙可不及。未來人們是否有可能在月球表面建成定居點(diǎn),進(jìn)一步開發(fā)月球?
郭金虎:人類在月球建立基地是遲早的事,但現(xiàn)在普遍認(rèn)為月球似乎并不是一個適合長期定居的星球,而是作為深空探測或者前往火星的中轉(zhuǎn)站,這倒是和科幻小說《太空漫游:2001》不謀而合。除了開采工作之外,月球可以利用的資源有限,土壤也不適合耕作,定居的成本和代價(jià)很大。
比如說登陸月球不僅要面對微重力、輻射、能源等問題,還要面對月壤和月塵。月塵具有毒性、黏性、腐蝕性和很強(qiáng)的穿透力,當(dāng)無人航天器著陸和巡視時(shí),從月表揚(yáng)起的月塵,會覆蓋在航天器的傳感器表面,或者落在儀器和機(jī)械運(yùn)動機(jī)構(gòu)的縫隙里,對工程的實(shí)施構(gòu)成安全威脅。
月球表面的重力僅是地球重力的1/6,而且月壤顆粒的電磁特性發(fā)生了改變,因此月壤的黏附力很強(qiáng)。航天員出艙進(jìn)行科學(xué)考察時(shí),全身極易粘滿月壤和月塵顆粒。這些月壤顆粒雖然微細(xì),卻像刀尖一樣銳利,很可能給航天員的安全帶來重大威脅。月塵顆粒上有很多尖鉤和尖刺,如果進(jìn)入艙內(nèi),被吸入人體,會嚴(yán)重?fù)p害呼吸系統(tǒng)。
最近太陽活動很劇烈,地球上許多地方都出現(xiàn)了極光。太陽噴發(fā)的帶電粒子會直接沖擊地球磁場,對軌道上的空間站和月球也都會造成威脅。
國際月球科研站(微信公眾號“中國的航天”)
開發(fā)火星也比人們想象得要困難很多?;鹦琴|(zhì)量小,空氣非常稀薄,也沒有地磁場,人類必須穿著宇航服才能在火星表面活動,植物在這種環(huán)境下難以生存。所以現(xiàn)在一般認(rèn)為,在火星上只能在巨大的玻璃罩里構(gòu)建出類似地球環(huán)境的生態(tài)系統(tǒng),或者干脆在地下生活。無論是月球還是火星,因地制宜地在已有的熔巖管里構(gòu)建居所將有很多便利之處,包括可以節(jié)約成本、抵御輻射以及防止隕石撞擊等。
標(biāo)簽 中國航天- 責(zé)任編輯: 陳思佳 
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