深圳太空科技南方研究院
“太空180”大科学试验进程过半 整体进展顺利 “太空180”大科学试验是我国首次主导的“人与环境”领域大型国际试验。试验由中国航天员科研训练中心和深圳太空科技南方研究院主导，16个国内外机构共同参与。 自去年正式启动以来，“太空180”大科学试验已完成了90天中期计划，各项科学试验进展顺利。 试验在370平米的密闭循环舱内展开，持续180天，其间，4名参试志愿者生存所需的氧气、水及大部分食物，都依靠舱内复杂系统自给自足。试验积累数据将为我国未来长期太空飞行甚至星际驻留，打下重要的科学基础。 “太空180”大科学试验载人运行共90天。4名志愿者在医监医保、心理支持、体育锻炼等保障分系统的支持下，克服了密闭环境带来的身心挑战，已执行多项科学实验任务。试验舱内的25种作物生长正常，一些油料、蔬菜和水果已经相继成熟，被志愿者分批次收获，保持了舱内70%食物的自给自足，试验达到中期的预定目标。 “绿航星际” 试验圆满成功 4名志愿者平安出舱 近期，深圳市太空科技南方研究院举行了简短隆重的“绿航星际”——4人180天受控生态生保系统集成试验（“绿航星际”）出舱仪式。 唐永康等4名志愿者在180天的深圳市太空科技南方研究院内封闭试验过程中，圆满完成各项试验任务后顺利走出舱门。 作为首次由我国主导、多国参与的“人与环境”大型国际试验，“绿航星际”平台14个子系统运行可靠，5类25个品种植物茁壮生长，635台(套)参试设备稳定工作，2大学科21个参试项目有序实施，实现了2大学科1700余项数据的连续采集，获取了大量详实可靠的试/实验数据和重要试/实验场景的声像资料。其中，试验氧气自给率达到100%，水达到99%，食物达到70%，实现了封闭物质的生态循环。 据介绍，此次试验深化了我国对于第三代航天环境控制与生命保障系统技术的认识，是发展该技术的重要工程实践。随着试验达到预定目标，为未来地外星球基地生命保障技术的预先研究打开了新局面，也为后续试验研究以及我国空间站任务提供了重要技术基础。 第二届航天医学发展与台作(深圳)论坛暨人与环境科学资源与健康大数据研讨会顺利召开 为了交流人与环境科学资源与健康大数据方面的研究进展、促进成果集成升华与研究院特色科学资源的扩展应用，深圳市太空科技南方研究院联合航天医学基础与应用国家重点实验室主办的“第二届航天医学发展与合作（深圳）论坛暨人与环境科学资源与健康大数据研讨会”，于近期在深圳市太空科技南方研究院如期召开。 研讨会围绕“航天医学发展与合作、人与环境科学资源与健康大数据”主题，进行了研究前沿、人工智能与健康数据、生物大数据等方面的探讨交流。 随着人类探索太空的脚步越走越远，航天员在轨飞行时间越来越长，对航天医学的发展提出了更高要求。结合研究院正在进行的“绿航星际”——4人180天受控生态生保集成试验，此次研讨会将各个交叉领域的新理论、新思路与新资源汇聚于人与环境相互作用研究，为人与环境科学资源以及健康大数据方面的成果集成升华奠定了基础。 图1 平台基本原理及研究内容 图2 平台14个子系统 创客服务平台项目获批深圳市专项资助 2016年12月27日，深圳市科技创新委员会发布《深圳市2016年创客专项资金科技孵化器、创客空间和服务平台（第二批）公示》，研究院申报的“太空科技健康产业创客服务平台”项目获批200万元政府资助。 该项目是研究院发挥自身技术优势、吸引优秀创客团队、支持大众创新创业而建设的健康产业创客服务平台，通过建立完善科技需求池、平台服务能力池、创客池，为大健康领域的创新创业团队和产业龙头单位提供需求对接，为推进面向载人航天技术的转化应用提供服务支撑。 受控生态生保系统（CELSS）集成试验平台将依据地球生物圈“生产者-消费者-分解者”的基本原理，在密闭空间构建“人-植物-微生物-环境”的小型人工自循环式受控生态系统，通过植物生长、微生物分解等生物过程实现系统内食物、水、氧气等生保物资的再生循环，并辅以一定的物化手段，提供适宜人类健康生长与生活的基础环境。该平台将为解决地外星球基地生命保证问题提供一个试验场所。其基本原理及研究内容如图1所示。 受控生态生保系统集成试验平台是一个生物、环境、能源、机械等多学科交叉融合的系统性平台。整合我国载人航天物化再生生保技术以及生物再生生保技术的关键技术，可全程模拟未来星球基地的建设过程中的生保系统运行模式，大幅提升系统稳定性和可扩展性。试验平台包括基础环境控制以及生命保障两大类共14个子系统，如图2所示。 平台由植物舱（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、低压舱）、乘员舱（Ⅰ、Ⅱ）、生保舱和资源舱等共4类8个密封舱体组成，占地面积约370m2，总容积1049m3，其中植物栽培总面积约260m2，容积为674m3，舱体分布如图3所示。 作为受控生态生保系统集成试验的载体，舱体的设计与建设尤为重要。深圳市太空科技南方研究院借助中国航天员科研训练中心首次成功完成受控生态生保系统整合试验研究（2人30天）的经验，并依据整体试验需求，经过科学严谨的验证，确定了舱体结构设计，每一个舱体都由四层组成，如图4所示。 目前，“星际绿航——4人180天受控生态生保系统集成试验”平台的舱体，是根据第二代环控生保技术原理设计，为保障航天员安全、高效工作提供了生存与工作环境，以最小的物质和能量代价实现人与环境的物质能量转换。 植物舱可以进行植物和微藻培养，栽培面积为260m2，容积为674m3，本舱体的主要功能是为乘员提供食物、氧气和水来源，并吸收乘员或废物降解等产生的二氧化碳，如图5所示。 植物舱的种植需要进行营养和多样性兼顾的植物品种配置，例如可将粮食作物、油料作物、蔬菜作物、水果作物、功能作物进行多批次、共培养，持续高效生产，为乘员提供食品供应，保证食品口味丰富、营养、健康、保健、药食同源等。 目前，植物舱的生产能力可达到同时满足6名乘员的食物、氧气和水供应。 乘员舱用于乘员的睡眠（私密空间）、办公、试验、学习、卫生处理、餐饮支持、体育锻炼、娱乐、医监医保、语音通话。整体面积为60m2，容积为180m3，温度为21-25℃，湿度为50-70%，RH风速≯0．5m/s。 乘员舱建立了“空间站生活保障验证系统”，模拟太空生活场景。整体采取“九宫格”布局设计方法，将空间站模块化布局，舱内空间的划分随着不同时间段表现出“灵活性、兼容性和流动性”。此外，灯光、布局也依据心理学、工效学原理进行设计，使乘员舱具备“适居性、适人性、智能化”的特点，如图6所示。 图3 平台舱体 图4 舱体结构 图5 +物舱展示 图6 -.舱展示 生保舱面积为34m2，容积为90m3，其主要功能是为乘员提供生命保障所需的食物、氧气和净水，由粮食加工与储藏、生活用水供应、大气净化和应急生保四个系统组成，如图7所示。 资源舱面积为36m2，容积为105m3，其主要功能是处理和循环利用系统产生的废物（植物不可食部分、粪便等）和废水（卫生废水或尿液），主要方式是采取生化+物化处理模式，协同匹配融合，使固废资源化，废水净化，废气净化，如图8所示。 受控生态生保系统集成试验平台可使大气、水和废物循环利用，达到90%的物质闭合度，可以在少量的外界资源供给下循环利用各类物质，使生保系统正常运行，为试验人员提供生存保障。其中，食物再生、水再生、大气再生、废物循环的物质流程图如图9所示。 图7 生保舱水供应系统组成 图8 固体废物处理系统 图9 平台物质流程图 “太空180”大科学试验进程过半 整体进展顺利 “太空180”大科学试验是我国首次主导的“人与环境”领域大型国际试验。试验由中国航天员科研训练中心和深圳太空科技南方研究院主导，16个国内外机构共同参与。 自去年正式启动以来，“太空180”大科学试验已完成了90天中期计划，各项科学试验进展顺利。 试验在370平米的密闭循环舱内展开，持续180天，其间，4名参试志愿者生存所需的氧气、水及大部分食物，都依靠舱内复杂系统自给自足。试验积累数据将为我国未来长期太空飞行甚至星际驻留，打下重要的科学基础。 “太空180”大科学试验载人运行共90天。4名志愿者在医监医保、心理支持、体育锻炼等保障分系统的支持下，克服了密闭环境带来的身心挑战，已执行多项科学实验任务。试验舱内的25种作物生长正常，一些油料、蔬菜和水果已经相继成熟，被志愿者分批次收获，保持了舱内70%食物的自给自足，试验达到中期的预定目标。 “绿航星际” 试验圆满成功 4名志愿者平安出舱 近期，深圳市太空科技南方研究院举行了简短隆重的“绿航星际”——4人180天受控生态生保系统集成试验（“绿航星际”）出舱仪式。 唐永康等4名志愿者在180天的深圳市太空科技南方研究院内封闭试验过程中，圆满完成各项试验任务后顺利走出舱门。 作为首次由我国主导、多国参与的“人与环境”大型国际试验，“绿航星际”平台14个子系统运行可靠，5类25个品种植物茁壮生长，635台(套)参试设备稳定工作，2大学科21个参试项目有序实施，实现了2大学科1700余项数据的连续采集，获取了大量详实可靠的试/实验数据和重要试/实验场景的声像资料。其中，试验氧气自给率达到100%，水达到99%，食物达到70%，实现了封闭物质的生态循环。 据介绍，此次试验深化了我国对于第三代航天环境控制与生命保障系统技术的认识，是发展该技术的重要工程实践。随着试验达到预定目标，为未来地外星球基地生命保障技术的预先研究打开了新局面，也为后续试验研究以及我国空间站任务提供了重要技术基础。 第二届航天医学发展与台作(深圳)论坛暨人与环境科学资源与健康大数据研讨会顺利召开 为了交流人与环境科学资源与健康大数据方面的研究进展、促进成果集成升华与研究院特色科学资源的扩展应用，深圳市太空科技南方研究院联合航天医学基础与应用国家重点实验室主办的“第二届航天医学发展与合作（深圳）论坛暨人与环境科学资源与健康大数据研讨会”，于近期在深圳市太空科技南方研究院如期召开。 研讨会围绕“航天医学发展与合作、人与环境科学资源与健康大数据”主题，进行了研究前沿、人工智能与健康数据、生物大数据等方面的探讨交流。 随着人类探索太空的脚步越走越远，航天员在轨飞行时间越来越长，对航天医学的发展提出了更高要求。结合研究院正在进行的“绿航星际”——4人180天受控生态生保集成试验，此次研讨会将各个交叉领域的新理论、新思路与新资源汇聚于人与环境相互作用研究，为人与环境科学资源以及健康大数据方面的成果集成升华奠定了基础。 图1 平台基本原理及研究内容 图2 平台14个子系统 创客服务平台项目获批深圳市专项资助 2016年12月27日，深圳市科技创新委员会发布《深圳市2016年创客专项资金科技孵化器、创客空间和服务平台（第二批）公示》，研究院申报的“太空科技健康产业创客服务平台”项目获批200万元政府资助。 该项目是研究院发挥自身技术优势、吸引优秀创客团队、支持大众创新创业而建设的健康产业创客服务平台，通过建立完善科技需求池、平台服务能力池、创客池，为大健康领域的创新创业团队和产业龙头单位提供需求对接，为推进面向载人航天技术的转化应用提供服务支撑。 受控生态生保系统（CELSS）集成试验平台将依据地球生物圈“生产者-消费者-分解者”的基本原理，在密闭空间构建“人-植物-微生物-环境”的小型人工自循环式受控生态系统，通过植物生长、微生物分解等生物过程实现系统内食物、水、氧气等生保物资的再生循环，并辅以一定的物化手段，提供适宜人类健康生长与生活的基础环境。该平台将为解决地外星球基地生命保证问题提供一个试验场所。其基本原理及研究内容如图1所示。 受控生态生保系统集成试验平台是一个生物、环境、能源、机械等多学科交叉融合的系统性平台。整合我国载人航天物化再生生保技术以及生物再生生保技术的关键技术，可全程模拟未来星球基地的建设过程中的生保系统运行模式，大幅提升系统稳定性和可扩展性。试验平台包括基础环境控制以及生命保障两大类共14个子系统，如图2所示。 平台由植物舱（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、低压舱）、乘员舱（Ⅰ、Ⅱ）、生保舱和资源舱等共4类8个密封舱体组成，占地面积约370m2，总容积1049m3，其中植物栽培总面积约260m2，容积为674m3，舱体分布如图3所示。 作为受控生态生保系统集成试验的载体，舱体的设计与建设尤为重要。深圳市太空科技南方研究院借助中国航天员科研训练中心首次成功完成受控生态生保系统整合试验研究（2人30天）的经验，并依据整体试验需求，经过科学严谨的验证，确定了舱体结构设计，每一个舱体都由四层组成，如图4所示。 目前，“星际绿航——4人180天受控生态生保系统集成试验”平台的舱体，是根据第二代环控生保技术原理设计，为保障航天员安全、高效工作提供了生存与工作环境，以最小的物质和能量代价实现人与环境的物质能量转换。 植物舱可以进行植物和微藻培养，栽培面积为260m2，容积为674m3，本舱体的主要功能是为乘员提供食物、氧气和水来源，并吸收乘员或废物降解等产生的二氧化碳，如图5所示。 植物舱的种植需要进行营养和多样性兼顾的植物品种配置，例如可将粮食作物、油料作物、蔬菜作物、水果作物、功能作物进行多批次、共培养，持续高效生产，为乘员提供食品供应，保证食品口味丰富、营养、健康、保健、药食同源等。 目前，植物舱的生产能力可达到同时满足6名乘员的食物、氧气和水供应。 乘员舱用于乘员的睡眠（私密空间）、办公、试验、学习、卫生处理、餐饮支持、体育锻炼、娱乐、医监医保、语音通话。整体面积为60m2，容积为180m3，温度为21-25℃，湿度为50-70%，RH风速≯0．5m/s。 乘员舱建立了“空间站生活保障验证系统”，模拟太空生活场景。整体采取“九宫格”布局设计方法，将空间站模块化布局，舱内空间的划分随着不同时间段表现出“灵活性、兼容性和流动性”。此外，灯光、布局也依据心理学、工效学原理进行设计，使乘员舱具备“适居性、适人性、智能化”的特点，如图6所示。 图3 平台舱体 图4 舱体结构 图5 +物舱展示 图6 -.舱展示 生保舱面积为34m2，容积为90m3，其主要功能是为乘员提供生命保障所需的食物、氧气和净水，由粮食加工与储藏、生活用水供应、大气净化和应急生保四个系统组成，如图7所示。 资源舱面积为36m2，容积为105m3，其主要功能是处理和循环利用系统产生的废物（植物不可食部分、粪便等）和废水（卫生废水或尿液），主要方式是采取生化+物化处理模式，协同匹配融合，使固废资源化，废水净化，废气净化，如图8所示。 受控生态生保系统集成试验平台可使大气、水和废物循环利用，达到90%的物质闭合度，可以在少量的外界资源供给下循环利用各类物质，使生保系统正常运行，为试验人员提供生存保障。其中，食物再生、水再生、大气再生、废物循环的物质流程图如图9所示。 图7 生保舱水供应系统组成 图8 固体废物处理系统 图9 平台物质流程图
