揭秘嫦娥四号生物实验:曾想带乌龟上月球,因尺寸等原因放弃

2019-02-28

    月球沿着椭圆形轨道,运行至近地点附近时就会让人们觉得格外大而明亮,被称为“超级月亮”。近日,适逢“超级月亮”当空,全球各地对其关注度显著上升。而对很多中国人来说,抬头仰望那轮“超级月亮”时除了欣赏赞叹之外,还有发自心底的牵挂。因为就在那皎洁的明月之上,我们的嫦娥四号正在那里,经受着月夜超低温的严酷考验。

 

    月面环境是可怕的,白天最高温度高近130摄氏度,最低则低于零下180摄氏度,无疑是生命的禁区。然而,嫦娥四号自月背软着陆以来不仅顽强地“生存”下来,而且成功进行了一系列科学探测活动,其中包括进行了月面生物科普实验,在那个绝世寂寥的天地间生长出第一片绿叶,创造了人类月球探测的历史。

 

    嫦娥四号生物科普实验最早可追溯到2016年。国防科工局、教育部、中国科学院等联合开展月球探测载荷创意设计征集活动。重庆大学联合教育部深空探测联合研究中心提出的“月面微型生态系统”设计方案从征集活动的众多方案中脱颖而出,成为嫦娥四号搭载项目的中选方案。在生物科普实验载荷项目的准备过程中,载荷团队遇到各种问题。他们凭借着航天精神,在实验物种筛选、罐体工程设计、地面验证试验等方面,逐项解决问题。

 

    嫦娥四号生物科普实验载荷搭载了棉花种子、油菜种子、酵母和果蝇卵等虽然种类并不多,但是把这几类从众多生物物种中选择出来并不容易。课题组为此花费了两年时间,囿于各种因素的限制,期间选取的物种更换了多次。

 

    开始阶段工程约束性不是很大,课题组思路很开放,甚至考虑过搭载乌龟,寓意其与玉兔二号赛跑,彰显中国文化色彩。但是由于尺寸、活动空间、氧气的制约,乌龟也被放弃了。实验科普团队最终确定围绕三大目标进行物种选择。一是具有生物实验意义,二是达到科普知识的目的,三是向世界展示中国重大工程技术能力和水平。最终入选的是“棉花种子、油菜种子、拟南芥种子、马铃薯、酵母和果蝇卵”。



 

    嫦娥四号生物科普实验载荷汇聚了众多部门科研人员的智慧生物科普实验不仅是项研究,而且是工程项目。要实现工程化,必须要凝聚几个核心团队。大工程更要出细活。实验科普团队在细节上下足了功夫。在载荷生物的采光方案上当时有两种方案,一种是使用白炽灯光,这种技术已经很成熟了;第二种是采用自然光,但是没有现成的方案。考虑到这次载荷不仅仅只是想做一个太空生物研究而已。最重要的是向大众普及生物学知识,比如说在月面的光合作用。所以在载荷上,花费了大量的时间和精力采用了特殊的装置,以达到使用月面太阳自然光的目的,虽然难度大大增加,但意义更大

 

    嫦娥四号登陆月球背面是人类第一次,没有详细历史数据可参考,也无经验可借鉴。对于实验载荷来说也是如此,团队只能对月背环境进行分析预测,难免有误差。为尽可能适应软着陆后月背地面温度,实验团队选择了耐低温的和耐高温的6类生物。此举被证明是非常有远见的。传回的数据显示,软着陆时,载荷内温度达30多摄氏度,而此前预测的温度是20摄氏度。喜温耐热的棉花种子顺利完成了高温下发芽生长的过程,摘下了“月球第一片嫩芽”的桂冠。

 

    受重量3千克的约束,载荷还需要包括罐体、水、土壤等必需品,所能承载的资源非常有限。对实验载荷的图像捕捉只能通过两部傻瓜相机传回的照片来实现。特殊的环境对相机在抗辐射、抗高低温、抗震动、真空等方面提出了异常苛刻的要求,使得其功能尽可能简单,比如没有调焦等功能,也不能移动。专家在分析两部傻瓜相机拍摄传回的照片时,高度怀疑其他种子也发芽了,果蝇卵也可能发育孵化了。但是图片中只有棉花发芽是非常清楚的,所以经过审慎考虑,只对外公布确认了棉花种子发芽。虽然略有遗憾,但是载荷团队仍然收获颇丰。”

 

    实验载荷团队向公众发布了数张实验图片,还有近400张正用于科学研究,揭示种子在微重力、高辐射、高真空、高温差的特殊环境下,生长发芽的特点。这些数据是开放的,欢迎外国同行合作研究,为人类更好认识和利用月球环境创造条件。目前,欧美、中国都有建设月球基地的规划,其中必然涉及生物活动。这次实验是一次重要的数据和经验技术的积累,为未来月球基地的建设奠定研究基础。

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