厲害了！「種菜狂魔」中國人在月球上種出了綠芽
在地球之外的星球種菜將不再是夢想了。素有「種菜狂魔」的中國人在月球上創造了奇蹟。
1月15日，嫦娥四號上搭載的生物科普試驗載荷發布了最新試驗照片，照片顯示試驗搭載的棉花種子已經長出了嫩芽，這也標誌著嫦娥四號完成了人類在月面進行的首次生物實驗。最新傳回的圖片顯示，棉花的嫩芽長勢良好，這是在經歷月球低重力、強輻射、高溫差等嚴峻環境考驗後，在月球上長出的第一株植物嫩芽，實現了人類首次月面的生物生長培育實驗。後續，這株成功培育出的植物嫩芽還將繼續生長，有望成為月球上的第一片綠葉。
據報導，經受月球上嚴酷力學考驗的科普載荷已於1月3日23時18分加電開機，當天23時48分澆水，23時55分傳回第一張照片。目前科普載荷上的主副相機已從太空傳回10餘張照片。主相機傳回的照片顯示科普載荷所有結構在經歷發射、飛行、著陸等考驗後，密封正常；副相機傳回的照片顯示放水成功，溫控正常。
1月5日20:00，地面接收數據顯示載荷內種子已經發育為胚根。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。從開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多幅。與整器保持良好的持續通信狀態並實時傳回溫度、電壓、氣壓等各項遙測數據。
教育部深空探測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：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。
據介紹，生物科普試驗載荷在月面注水進行發芽和生長實驗以後，經過9天時間進入月夜期。目前，生物科普試驗載荷已進入斷電狀態，載荷內部在月夜溫度零下52℃的情況下，所攜帶的六種生物將結束本次科普試驗使命，處於冷凍狀態。待下一個月晝期溫度上升後，在全封閉狀態的生物科普試驗載荷罐中，六種生物將被慢慢分解成無害的有機物，並將被永久封存在生物科普試驗載荷內部。也就意味著不會出現外來物種入侵月球。
內含「乾坤」的罐子
「生物試驗科普載荷」是一個由特殊鋁合金材料製成的圓柱形「罐子」，高18厘米，直徑16厘米，凈容積約0.8升，總重量3公斤。罐子雖然不大，但是內含乾坤，裡面裝了一個「世界」。
深空探測中心副主任、重慶大學先進技術研究院院長謝更新教授介紹，這個搭載嫦娥四號上月球的「罐子」里，將放土豆和擬南芥兩種植物的種子和蠶卵，以及土壤、養分、空氣等動植物生長需要的元素，還有記錄動植物生長的微型攝像機和照相機、調節溫度的空調、提供能源的電池等。在罐子裡，土豆和擬南芥會通過光導管吸收月球表面的自然光進行光合作用，釋放氧氣供生態圈裡的「消費者」——蠶卵，然後蠶卵排出二氧化碳和生活垃圾提供給植物種子，循環往復，小生態圈就初現形態了。雖然這個小小的罐子僅重3公斤，但是它裡面的零部件達40個，成本造價在千萬元以上。聚集了機械、控制、環境、生物、材料、能源、光學、通信等多學科交叉的研發團隊的智慧，獨創了多種新技術。
「小個子」承擔的大任務
「生物試驗科普載荷」總設計師、深空中心副主任、重慶大學先進技術研究院院長謝更新教授解釋道：「這是經過上千次篩選的結果。首先從生物自身的條件，選擇的植物和生物要『個子小』，相對能耐高溫和低溫，能抗輻射和抗干擾，生長周期也不能很長。這次選擇的土豆是特別培育的『小個子』品種。擬南芥開花周期短，從發芽到開花只需1個月，是很好的實驗用模式植物，因此把承擔在月球開出第一朵花的任務交給了它。另外，選擇馬鈴薯也是為人類下一步的太空生存提供支持，目前國際上很多國家和研究機構都將馬鈴薯作為人類在太空生存的主要食物。而蠶寶寶比較可愛，生長周期中也有破繭成蝶這一步驟，有比較好的寓意，象徵著中國在空間探索的進步創新。」
「這次實驗主要是想觀察月球上的光合作用，並向人們進行科普。」謝更新介紹，通過「月面微型生態圈」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。與地球不同的是，月球自轉一周需要28天。月球上的一個白天相當於地球的14天，屆時這些動植物將在月球上連續度過14個白天再進入14個黑夜。據報導試驗預定將於果蠅幼蟲出生，馬鈴薯、擬南芥發芽開花後宣告結束。這一過程將會持續約三個月。
「我們會通過光導管引進月球表面自然光線，實現月面原位資源利用，讓動植物完全接受月球的光照環境。」謝更新稱，之前也考慮過用人工光線模擬地球上的光照環境，但利用月面自身光照對實驗的意義更大。如果動植物能夠適應月球光照進行生長，那麼以後人類就可以在月球建設基地，開展長時間的科研工作，對人類未來在地外星球生存具有重大意義。謝更新稱，「罐子」里的溫度會保持在-10℃至30℃之間，土豆、擬南芥和蠶將在裡面實現微型生態循環。謝更新說，他們預計的時間為3個28天，希望能夠在月球順利開出第一朵花。
此次嫦娥四號所抵達的月球背面距地球38萬公里，月球表面沒有大氣層，處於真空狀態，白天最高溫度能達到100多攝氏度，夜晚能低到零下100多攝氏度，加上太陽輻射強、高能粒子衝擊、微重力等，給實驗帶來了不小的困難。
「這個實驗項目有兩大難題，一是溫度控制，不能過高或過低，必須做足保溫措施；二是能源難題，罐子需要電，在白天電池會通過總體太陽能電板自身提供，但晚上因為沒有陽光，就需要自身攜帶的電池供給晚上的電量需求。」深空中心設計師、重慶大學博士張元勛介紹介紹說。
溫控方面，研究人員給「生物試驗科普載荷」穿上了保溫服並裝了空調。但這個空調不是普通的空調，是應用重慶大學在建築溫控上的優勢研製出的新型空調。能源方面，利用嫦娥四號太陽能電池板整體供電，夜晚通過高能量密度的內置電池供電，保證微型生態圈以及照相機等一些耗電器材的工作。
除了前面兩大難題，在實驗過程中面臨的另一個難題是固定種子和蠶卵，使其在發射過程中不會因為超重等壓力而散落。謝更新表示，在容器的設計和重量上都經過反覆計算，比如由於土壤太重、利用效率不高而選擇了營養液，種子和蠶寶寶也通過技術實現了超重情況下的固定。
「生物試驗科普載荷」的成果可以為今後建立月球生態基地積累技術和經驗。並將激發中國國民眾的民族自豪感和愛國熱情，提高環境保護意識和探索宇宙的熱情，並大大提升我國在深空探測的影響力。
「月面第一朵花」領跑全球
太空生命科學研究一直是航天研究的熱門領域。20世紀40年代，美國將玉米種子發射升空並成功回收。2016年，美國太空人在NASA空間站培育了一朵百日菊，被媒體稱為在外太空開放的第一朵花。
但與去年NASA空間站開出的外太空第一朵花不同，「生物試驗科普載荷」實驗在全世界都處於領先地位。「我們這次的實驗位置距離地球38萬公里，與離地300多公里的國際空間站相比要遠得多。」謝更新信心滿滿地說，「我們國家的這次探索是人類首次月面生物實驗，與美國、俄羅斯等國家相比，都是領先的。這次探索也將證明，在國際上眾多國家中，我們國家的空間探索正在由之前的跟隨轉換為領先、領跑的階段。」
為了最終實現這個項目，重慶大學航空航天學科的實力和投入發揮了重要作用。成立於2009年11月的深空中心是教育部依託大學建設的組織、協調高校開展深空探測領域相關科學研究及工程研發的實體機構。2013年7月，依託建設單位由湖南大學變更為重慶大學。同年12月，為了適應國家和西南地區航空航天事業的發展需求，重慶大學充分發揮工程學科的優勢，以力學學科為基礎正式成立了航空航天學院。
重慶大學航空航天學科積極與學校其他雄厚實力的學科如機械、材料、動力、電氣、電子、土木、資源環境、生物工程等進行交叉融合，同時也注重與國內其他知名高校和企業的密切合作。在「生物試驗科普載荷」項目歷時兩年多的實驗中，除了牽頭的重慶大學外，湖南大學、北京航空航天大學、中國航天科技集團等高校和企業也參與其中，涉及機械、控制、環境、生物、光學、能源等多學科交叉的多個研發團隊。團隊核心的工作人員有20多個。
謝更新自豪地表示，「生物試驗科普載荷」完全由中國自己設計，是自己的技術。這個成果是人類的成果，實驗的數據和成果也將向全世界公開。如果實驗成功，它將為人類開展外星球生存提供技術保障和奠定基礎。如果這些植物和動物能在月球茁壯生長，就將蘊含令人興奮的重大意義——使人類向在火星等星球上建立太空「定居點」的使命又邁出一步。值得一提的是2019年是重慶大學90年華誕，這一株來自月球的新芽是給重大90年華誕最有意義的禮物。
中國國家航天局宣布，嫦娥五號任務後，中國探月工程還將完成三項任務：嫦娥六號、嫦娥七號、嫦娥八號，將在月球南極進行採樣返回和綜合探測等實驗。探月工程後續還將論證建立月球科研基地。（冪談天下/張冪 綜合）
