嫦娥四號完成人類首次月面生物實驗讓紡織人驚喜

               探月工程嫦娥四號任務捷報頻傳，其中，還凈是讓紡織人驚喜的大事！1月15日據央視報道，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，這也標志著嫦娥四號完成了人類在月面進行的首次生物實驗。


此次在月球上進行的生物科普試驗選擇了棉花、油菜、土豆、擬南芥、酵母和果蠅六種生物作為樣本，將它們的種子和蟲卵帶到月球上進行培育。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后，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。


據了解，此次科普試驗的生物物種篩選有著非常嚴苛的要求。由于載荷大小有限，要求里面的動植物不能占用過多空間。因此首要條件就是“個子小”。同時，還要能夠適應月球表面的極端條件，要求動植物能耐高溫、耐凍，并且能抗輻射和抗干擾。


后續，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。


據了解，本次生物科普試驗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和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。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。


據了解，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”在近300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。


生物科普試驗載荷由特殊的鋁合金材料制成，直徑173毫米，高198.3毫米，內部除了6種生物，還有18毫升水，以及土壤、空氣、熱控以及兩個記錄生物生長狀態的相機，總重量為2.608公斤，生物生長空間為1升左右。


生物科普試驗載荷項目將展示生物在月球低重力、強輻射等條件下的生長發育狀態。微型生態系統中植物負責生產氧氣和食物，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，酵母可以分解植物和果蠅廢棄物而生長，酵母又可以作為果蠅的食物。


科普時間：


棉花等六種生物是如何在月球生長的？


據了解，生物科普試驗載荷內搭載的棉花等六種生物，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（1月3日）23：18分加電開機并啟動主相機拍照，23：48分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日晚8點 ，地面接收數據顯示載荷內種子已經發育為胚根。


地面罐體，2019年01月03日23：50分注水，試驗第一天


地面開放空間，2019年01月03日，第一天注水


2019年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，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。”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。


地面罐體，2019年01月07日，第4天，主相機，注水后87h


地面開放空間，（左）2019年01月07日，第4天，營養土，注水后81h；（右）2019年01月07日，第4天，蛭石，注水后81h


“這是人類第一次在月面上做生物生長試驗，以前科學家在空間站以及其他航天器上開展過多次生物試驗，但月球上還從未有過。生物科普試驗載荷已初步實現人類首次月面生物試驗，在荒蕪的月球上培育出第一株植物嫩芽，并隨時間的推移，成功實現人類有史以來第一片在月球生長的綠葉，對人類今后建立月球基地提供研究基礎和經驗，具有重大意義。”謝更新說。


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。


地面罐體，2019年01月12日，第9天，主相機，注水后212h


地面開放空間，（上）2019年01月12日，第9天，蛭石，注水后212h；（下）2019年01月12日，第9天，蛭石中的馬鈴薯幼苗


據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分，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，地面對照實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。


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后，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，處于冷凍狀態。待下一個月晝期溫度上升后，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，并將被永久封存在生物科普試驗載荷內部。