“月宮一號”總設計師劉紅：實現國人的“太空農場”夢想
文/一橙
北京航空航天大學校園內，一座名爲“月宮一號”的白色圓頂建築，格外引人關注。它由一個綜合艙、兩個植物艙組成的密閉空間裡，氧氣和水，大部分食物可循環再生。
2018年5月14日上午，神秘的“月宮一號”艙門打開，當4位志願者邁出艙門，志願者的一小步，是“月宮一號”的一大步，這標誌着爲期370天的“月宮365”實驗正式結束。劉紅團隊創造了世界上時間最長、閉合度最高的密閉環境內保障生存實驗紀錄。
《致前行者·追夢啓航》第二期對話劉紅：實現國人“太空農場”夢想（來源：本站科技頻道）
這也標誌着我國在生物再生生命保障技術領域達到了世界尖端，讓世人看到了人類在月球長久生活的可能性，“月宮一號”無疑爲中國的航天夢想點燃了加速器。
《致前行者·逐夢啓航》楊瀾專訪“月宮一號”總設計師、首席科學家、國際宇航科學院院士劉紅女士，她自2004年起任職北京航空航天大學，意識到中國在生物再生生命保障系統領域還是個空白，大膽地開啓了對該領域的研究，並用了14年時間，突破關鍵技術30餘項，從無到有建立了我國擁有自主知識產權的太空長期生存核心技術——空間生物再生生命保障技術。
過去一年，從中國空間站天和核心艙成功發射到“天問一號”“祝融號”成功探測火星，從神舟十二號圓滿完成任務到神舟十三號成功發射，一次次飛天逐夢，把一個個夢想變爲現實，把不可能變成可能。太空中的中國速度、中國奇蹟讓人印象深刻。
“太空探索是促進我們人類社會持續進步的不竭的動力源泉，是人類共同的夢想。”劉紅也向《致前行者·逐夢啓航》欄目坦言她的人生夢想，“希望‘月宮一號’有一天能登上月球，然後我能在裡面住上幾天，那就太完美了。”
以下是《致前行者·逐夢啓航》楊瀾專訪劉紅院士的精彩節選：
Part1：“月宮一號”爲中國航天路“提速”
楊瀾：我對你的工作充滿了好奇，你做的空間基地生命保障人工閉合生態系統，並且取了一個名字叫“月宮一號”，難道只是在月球上實現的一個裝置嗎？
劉紅：我們這個系統叫空間基地生物再生生命保障人工閉合生態系統實驗裝置，名字非常的長，普通人瞭解很困難，所以我們要給它起一個推廣名，爲的是方便交流，鑑於它最先會用在月球上，因此給它取名叫“月宮一號”。但我們這樣一套系統當然不只是可以用到月球上，它可以用到月球、火星以及更遠的星球上。
楊瀾：“月宮一號”在技術上的最大難點是什麼？
劉紅：最困難的其實是把各生物單元連在一起構成循環系統，並且還能實現平衡。很多人玩過生態球，其實它的匹配也應該做了計算，但是放一段時間它就平衡不了了，內部生態崩潰了，最後裡面臭掉了。那麼，我們這麼大的一個系統，不僅人要住在裡面，還要保證很多生物存活，就需要我們前期做很多的研究，通過精密的設計把它們做好匹配，並在運行過程中調控好，保持系統持續的平衡。
楊瀾：在這麼大一個封閉系統裡面，要考慮哪些維度的平衡？
劉紅：這裡邊的平衡，首先就是氣體平衡，氧氣、二氧化碳要平衡，保持它們在一個合適的濃度範圍內波動，這個是第一重要的，直接關係到人在分鐘級的存活的問題。然後，就是水循環要平衡，以及碳、氫、氧、氮等各種物質元素的循環平衡。事實上，我們針對各種可能發生的問題都有預案，有具體的解決措施和辦法，我們做了兩次長期有人的密閉實驗，一次105天，一次370天，實驗的成功也驗證了我們所建立的系統平衡調控技術的有效性和可靠性。
楊瀾：30多年以來，你也見證了中國航天夢一步一步的實現。目前，你所從事的這個研究，在國際上處於什麼樣的水平？
劉紅：在生物再生生命保障系統領域內，我們雖然只做了18個年頭，但是從技術指標上，我們是做到了世界上最好，比如閉合度。還有，我們已經能夠通過調控系統中的生物單元，來實現系統的氣體的完全平衡，這是國際首例。
但到目前爲止，我們的研究都是基於地基實驗的，地球上跟月球上是有差異的，比如重力不一樣，地球上是一個G，月球重力是地球的1/6；月球上沒有地磁場；另外即使我們做了密閉艙，也做了屏蔽，但是它的電離輻射強度也會比地面上我們正常的條件要高，就是長時間超劑量的電離輻射，這些綜合環境條件跟地面上會有很大的差異。因此，我們在地面上研究，針對地基環境我們認爲已經比較成熟了，可以支撐人活得挺好，但是要把它直接用到天上，可能現在還是不行的。
楊瀾：所以，這是我們仍然需要提高的部分，也是你的下一步夢想？
劉紅：對，接下來我們非常重要的工作就是要做天基實驗，搭載空間站。中國不是馬上就要建成空間站了嘛，然後搭載月球探測器，當然如果有可能進一步搭載火星探測器，這樣我們通過天地對比，來獲得矯正參數，可以進一步矯正我們在地面上的計算模型。
Part2：志願者吃了一年黃粉蟲
楊瀾：我們瞭解到月宮370天的實驗，在這樣一個密閉的環境當中，是不是很考驗志願者身體上、心理上的承受能力？能否說一說志願者被挑選的標準是什麼，他們需要具備一些什麼樣的特殊能力？
劉紅：首先這是一個密閉實驗，要在幽閉環境內待比較長的時間，所以需要心理承受能力特別強。一般我們會挑比較宅的，就是能坐得住的。當然，最重要的第一條，就是他首先要有這樣一個情懷，實驗中間會碰到很多的困難，他要想辦法去解決，要能堅持下來。然後要具實驗能力，例如，要擅長栽培、研究植物，去做很多植物科學方面的測試。再比如，有的人負責廢物處理、廢水處理、固體廢物處理，那麼他要能夠運作這些設備。
當然，裡面最起碼一半的人要擅長做飯。因爲，他們在裡邊要自己種、自己收、然後自己加工吃飯。比如說今天要吃個饅頭，那你就要去收小麥，然後脫粒、磨面、發麪，最後再去蒸饅頭。這樣才能維持自己的生存。
楊瀾：他們能在裡邊那個打電話、玩手機嗎？
劉紅：可以打電話、玩手機，裡邊也有WiFi，但是他們幾乎沒有時間去做這樣的事情。一方面他們是被試，同時他們也是實驗人員，要做很多的實驗。
楊瀾：這些參與實驗的志願者，除了每個人要有很強的承受能力和應變能力外，他們彼此之間還要能夠和諧相處才行，要不然三、四個人打起來或者搞冷戰，那不是會出很大的問題？
劉紅：他們之間的協作確實是很重要。我們先是初篩出來一些艙內實驗志願者候選人，然後開始對這些候選人進行訓練，分成兩個組，讓他們一起活動，一起進艙裡面實現各種操作、處理。最後篩選出了幾個合作很好的，而且讓他們各司其職。
楊瀾：還得有男有女吧？夫妻是不是就不太行？
劉紅：男女一定都要有，要有搭配。確實不能有夫妻，這是從心理學和社交方面會有一些考慮，不能有夫妻，不能有男女朋友，然後同時又是男女搭配的。可能需要男生去做一些出體力的工作，而一些細的工作需要女生做，還有要保持艙裡邊的清潔度，這些都是很重要的。
楊瀾：當時明明已經到了365天，你突然又增加了五天？
劉紅：對，延期加班。當時志願者每個的反應也不一樣，有的就是不太願意接受，其實就是他的心理上發生了一些變化，這也是我們認爲應該發生的，正常人都會這樣，然後我們會有一些撫慰的措施。其實，我們也是想看，一方面他會發生什麼樣的心理波動，然後什麼樣的撫慰能夠有效地去解決這些問題。
楊瀾：聽說你在這個封閉空間養了一種蟲，叫黃粉蟲？
劉紅：我是江蘇人，江蘇徐州人，像我小的時候沒有玩具，就養蠶，蠶就是我的玩具，養很多的蠶。蠶蛹都可以炒着吃，高蛋白還很香的，其實黃粉蟲比蠶蛹更香。動物蛋白含量很高，還具有人類所必需的氨基酸，植物不能很好的供應我們的必需的氨基酸，而黃粉蟲這方面含量比較豐富，可以是一個很好的補充。
楊瀾：所以你的志願者就吃了一年黃粉蟲？
劉紅：對，但是黃粉蟲只是提供了他們動物蛋白需求量的10%，其他的部分是外源預儲存的加工好的肉。豬肉、牛肉和雞肉三種肉。
Part3：“或許30年後，普通人也能實現太空漫遊”
楊瀾：近些年，也有一些私營企業比如說space x，或者是大富豪貝佐斯等等，紛紛玩起了太空漫遊，而且要價不菲，你怎麼看待這種私人對太空的一些探索和商務應用？
劉紅：商業航天也是航天發展的一個大趨勢，之前都是政府在搞航天，航天要發展到能夠載人去旅遊，僅是政府去做是很難把它做得很便宜的。那麼，商業航天的發展，我覺得是有利於幫助把這個價格成本降下來，甚至去月球上建個度假村，這樣以後普通人也能有機會去太空進行旅遊。
楊瀾：現在太空漫遊的票價是5500萬美元，什麼時候到了5500美元，可能有更多的人願意試試了。在你看來，多久之後或許普通人也可以到太空去旅遊一趟呢？
劉紅：我相信過個30年左右應該能實現吧。
楊瀾：你提到在月球上做一個度假村，聽着特別有吸引力，能實現嗎？
劉紅：我覺得商業航天把成本降下來之後，比如，我們可以建近地軌道的度假村，月球的度假村，火星的度假村，以後普通人也會有機會到這些度假村進行度假，我們每個人的視野也會更加的開闊。
但保護好我們居住的這顆星球是第一要務。我一直說度假村，從來不說它是永久居住地，雖然有很多人在說，地球不能住了，把人移民到火星去，我覺得都是無稽之談。到目前爲止，人類還沒有發現一顆星球像地球這樣適合人類居住，地球纔是我們的家園。我們去外邊就是去考察，去做科學研究，去度假，而不是永久居住。
楊瀾：提到火星生活，電影《火星救援》裡面，宇航員自己一個人留在火星上沒辦法了，弄了點土壤，弄了點水，最後在那裡種土豆，才保護住了自己的生命，這真的能實現嗎？
劉紅：他那其實就是一個超級簡版的生物再生生命保障系統。裡面還有很多bug。首先，火星壤是有毒的，它是不能種植物的。另外電影裡它那個艙壞了，然後他弄了個塑料布用膠帶貼起來了，那是不可以。因爲外邊是真空，你想想看，根本就撐不住，會爆的。
楊瀾：你剛纔說到了火星壤實際上是有毒的，是不可能直接拿來就種土豆的。那麼月球的土壤是一個什麼樣的質地呢？是不是能拿它來種土豆？
劉紅：月壤我們是很關注的。首先，月球離我們比較近，人類會在月球上首先考慮建立有人的科研站，或者有人基地或者度假村，然後纔會去火星。那麼，我們人類要在月球上生存，最好能原位資源利用就是月壤，月球上月壤是最多的資源，隨手可得，所以月壤怎麼用，這是我們很關注的，而且已經研究了好幾年這個問題。
月壤沒有毒，但是用它栽培植物的話，它的物理特性並不合適，因爲它很細，再加上月壤顆粒表面有尖銳的角，會刺破植物的根，所以我們要對它進行改良。改良之後，可以建立跟月壤融合的生物再生生命保障系統，所以我們現在也在申請，希望能夠拿到零點幾克的月壤，去做驗證實驗。
Part4：憑實力說話，讓世界不再小覷中國科學家
楊瀾：你小時候的夢想是什麼，是不是從小就有個航天夢？我看到你的成長經歷，其實1989年你去莫斯科留學，當時學的是環境保護專業，後來如何與航空航天結下了不解之緣？
劉紅：一個人從兒童到青年一直髮展下來，夢想是會有波動的。我覺得最初的萌芽是小時候看星星，覺得如果能到星星上去看一看是不是很有趣？很想了解更多的星星。之後，會有很多其他的誘惑，比如曾經我一度想當裁縫。到了高中畢業要考大學報志願的時候，我看了招生簡章的各個專業，就看中了環境保護。
後來是有一個機會，來到了北京航空航天大學，覺得航空航天事業確實讓人熱血沸騰，是人類未來要持續發展的一個方向。太空探索是促進我們人類社會持續進步的不竭的動力源泉，是人類共同的夢想。當時，我就在想，怎麼樣能夠把環境保護跟航天進行有機的結合。
楊瀾：科學家既需要埋頭苦幹，要能夠耐得住寂寞。但當作爲一個項目總負責人時，還需要很多其他的努力和才能，比如說你當時如何促使這個項目成立？以及怎麼拉到的贊助？
劉紅：我從2004年開始這項研究工作，當時是一個非常前瞻的東西，很難得到大多數人的認可，甚至很多人都不明白這是怎麼一回事兒。因此，我們的項目想要爭取到資金支持就比較難。
所以，中間我們會找一些企業，尤其到我們要構建這個月宮一號系統的階段，需要的資金量更多。我很理解企業有自己的商業訴求，但他們想要把自己的企業品牌或名字掛在前面，這是肯定不行的，我們是嚴肅的科學研究，不能夠沾染這麼濃的商業氣息。好在，我們找到了一些很有家國情懷的企業，他們願意支持，甚至沒要什麼回報。
楊瀾：這些年，隨着你研究的深入和系列成果的發表，你有沒有發現國際同行對待我們科學家的態度有一些什麼樣的變化嗎？
劉紅：變化其實挺大的。2004年我們剛開始這個研究，2006年第一次參加空間科學大會，開展一些研究工作交流。以及，後來每兩年一次交流，就發現比如歐美的一些這個領域的專家，他們不太願意搭理我們，直到2014年，我們完成了第一次長期密閉實驗，然後我們去參加在莫斯科召開的會議，我們發表了這個長期有人密閉實驗。在這之後，發現情形完全變了，我們報告一結束，在茶歇的時候，各個國家的專家都主動地來找我們，希望能夠進一步的交流，開展一些合作。當時感覺真的特別強烈。
楊瀾：也很自豪，同時這也是憑自己的實力來說話。我們可以看到，近些年中國科技在一些領域是突飛猛進的發展，比如說人工智能、生物醫學等，這些領域的發展跟你的這個系統會不會產生互動？或者帶來一些改變？
劉紅：會有。比如人工智能，我們這個系統裡因爲要保障人的生存，就不能花費人太多的時間來運作它，如果能夠實現人工智能去實現種、收、採摘，人要做的事情就是給操作指令，這樣就可以大幅度減小人的勞動量，使他有更多的時間去思考科學問題。
楊瀾：除了有事業之外，你的人生還有一些什麼樣的夢想？
劉紅：人生的夢想，其實我的人生夢想是能將我們的系統真正用到月球上，人類能夠在我們的系統裡面生存下來。然後進一步的話，如果我還能在裡面住上幾天的話那就特別的完美了，這是一個遙不可及夢想。