'달 표면 소형생태권'작업 원리

인류의 지구밖 행성탐색에 생존 보장을 제공

2015년 12월 중국 교육부 심층우주 탐측연합 연구 센터가 조직하고 충칭대(重庆大学)가 선두에 선 과학보급‘달표면 소형생태시스템’이 국가 국방과공국()등 부문들이 연합으로 발기한 달 탐측 탑재 창의성 설계 모집활동중 257개 창의중 1등상을 취득했으며 중국 달 프로젝트의‘2중 총(两总)’대회에서 탑재방안으로 평가됐다.

“한개 민족이 우주사업을 주목하는 사람들이 있어야 희망이 있다.”고‘달표면 소형 생태권’기사장 세겅신(谢更新)교수가 소개했다. 2018년 연말 과학보급 탑재가 창어()4호를 타고 달에 착륙함으로서 인류 최초의 달 표면 생물학 실험을 전개하며 글로벌적으로 광범위한 민중들을 향해 인류 사상 처음으로 달 표면 생물 성장, 광합성작용등 생물학 원리를 전시하게 된다.

세겅신은 이번 과학보급탑재 ‘달 표면 소형 생태권’연구는 씨감자, 애기장대 종자(拟南芥种子) 및 곤충알을 달 표면에 탑재하여 재배와 부화를 진행하게 된다고 말했다. 이 계획은 또한 이후 인류가 달 그리고 지구밖 행성에 진입하고 생존하는데 보장을 제공하게 된다. 

2년 동안의 대량 과학연구 진행

씨감자와 애기장대 종자는 실험 육성중이다. 

과학보급탑재가 달 표면에 진입한후 정상적으로 작업을 하게하기 위해 과학자들은 대량의 실험을 진행하는 중이다.”달 표면 소형 생태권’과학 보급탑재 총지휘관이며 충칭대 부교장인 류한룽(刘汉龙)은 이 과학 보급 탑재 프로젝트는 기계, 제어, 환경, 생물 등 여러개 교차 과학연구 영역을 포괄하고 있는데 충칭대가 앞장서고 28개 대학교들이 연구에 참여하고 있다고 말했다. 

류한룽 부교장은 전체 과학보급 탑재물은 원주형으로서 높이가 18 cm., 지름이 16 cm.이며 총 중량은 3 kg으로서 내부에는 40여개 부품에 포함되고 나사못, 도선 등을 합쳐 부품이 100여 점이나 된다고 말했다.

이처럼 많은 부품들을 통합하고 중량을 3kg으로 통제하는데 대해 연구팀이 대량의 품을 들이고 있다.

그외 과학보급탑재는 감자와 애기장대 종자 및 누에알을 달 표면에 가져간후 재배와 부화를 진행하게 된다. 장웬쉰(张元勋) 과학보급 탑재주임은 누에가 이산화탄소를 발생하고 감자와 애기장대가 광합성 작용을 진행하면서 산소를 발생하면서 간단한 생태 시스템을 구축할 수 있다고 말했다.

저 중력, 강 복사조건에서의 식물 종자 발아, 새싹 성장과 꽃피는 전체 과정, 그리고 벌레알 부화, 유충의 성장발육, 고치 찢고 나비로 되는 전체 과정을 관찰하면서 달 환경하에서의 종자 호흡작용과 식물의 광합성 작용을 검증하여 사람들의 생태 환보 의식을 격발시킬 수 있다. 

　　还记得《火星救援》中，马特蒙达饰演的宇航员被困火星，通过自制肥料种植土豆坚持四年的故事吗？但在地外星球真的能够生长植物吗？

　　在2017年全球航天探索大会上，我国多项即将执行的深空探测任务首度公开：2018年我国将发射嫦娥四号月球探测器抵达人类探测器未曾触及的月球背面，由重庆大学牵头的科普载荷“月面微型生态圈”也将作为“乘客”首次被送入月球表面。

　　为人类探索地外星球提供生存保障

△科普载荷“月面微型生态圈”。

　　2015年12月，由教育部深空探测联合研究中心组织、由重庆大学牵头的科普载荷“月面微型生态系统”在国家国防科工局等部门联合发起的月球探测载荷创意设计征集活动中，从257个创意中脱颖而出获得一等奖，并在我国探月工程的“两总”会上被评定为搭载方案。

　　“一个民族有一些关注天空的人，他们才有希望。”“月面微型生态圈”总设计师谢更新教授介绍，2018年年底科普载荷将“搭乘”嫦娥四号登上月球，实现人类首次在月球表面开展生物学实验，并向全球广大民众首次展示月球表面生物生长、光合作用等生物学原理。

　　谢更新表示，此次科普载荷“月面微型生态圈”的研究，将会搭载马铃薯种子、拟南芥种子以及昆虫卵到达月球表面进行栽培和孵化，而这也是为以后人类进入月球乃至地外星球生存提供保障。

　　耗时两年多进行大量科学研究

△马铃薯种子和拟南芥种子，正在实验培育。

　　为了科普载荷进入月球表面后能工作正常，科研人员正进行着大量实验工作。“月面微型生态圈”科普载荷总指挥、重庆大学副校长刘汉龙介绍，此科普载荷包含了机械、控制、环境、生物等多个交叉学科研究领域，由重庆大学牵头，28所高校参与研究。

　　刘汉龙介绍，整个科普载荷呈圆柱形，高18厘米，直径16厘米，总重量为3公斤，内部包含40多个零部件，加上螺丝钉、导线等后有100多个零部件，如何将这么多零件整合并将重量控制在3公斤花费了研究团队大量功夫。

　　另外，科普载荷将搭载马铃薯和拟南芥种子以及蚕卵，到达月球表面后将对其进行栽培和孵化。科普载荷主任设计师张元勋介绍，蚕产生二氧化碳，而马铃薯及拟南芥进行光合作用产生氧气，构建起一个简单的生态系统。

　　而通过观察低重力、强辐射条件下植物的种子发芽、幼苗生长和开花的全过程，或虫卵孵化、幼虫成长发育、破茧成蝶，验证月球环境下种子的呼吸作用和植物的光合作用，激发人们的生态环保意识。

　　温控能源方面均为研究难点

△科普载荷“月面微型生态圈”工作原理。

　　但月球表面的气温、重量、湿度等众多环境都与地表不同，如何在38万公里的月球上顺利让植物及昆虫存活，几大难点也让研究团队头疼不已。

　　张元勋介绍，科学载荷主要的几大难点在于：温控、能源、生态系统的构建和未知的情况。月球表面温度在零下170℃-零上120℃间，而植物及昆虫理想生存温度为1-30℃，所以载荷设置保温层，以保证植物和昆虫的正常生长，同时通过导光管保证光照。

　　能源问题也是科普载荷需要解决的一大问题，由于载荷重量严格控制在3公斤，所以任何零件的重量都会精确到克，这就必须选用能量密度大的电池，而在温差大、高能粒子冲击的恶劣环境下保证电池正常运转也是一大难题。

　　谢更新介绍，这是将是人类首次抵达探测器都未接触过的月球背面，各种意料之外的情况都要充分考虑，而他们的目标是将植物和昆虫的生长过程向全世界进行直播，激发民众民族自豪感和爱国热情，提高环境保护意识和探索宇宙的热情。

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