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【文/觀察者網(wǎng) 熊超然】“科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）在空間生命保障系統(tǒng)研發(fā)中存在關(guān)鍵差距，這可能會(huì)阻礙美國(guó)在長(zhǎng)期載人空間探索和居住方面與中國(guó)競(jìng)爭(zhēng)，中國(guó)則遙遙領(lǐng)先”

香港《南華早報(bào)》9月14日?qǐng)?bào)道指出，一個(gè)由包括NASA研究人員在內(nèi)的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，在中俄已計(jì)劃聯(lián)手建立月球科研基地之際，美國(guó)在生物再生式生命保障研究上的投入有限，正在削弱其在太空領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力。該團(tuán)隊(duì)稱，過(guò)去的研究和政策決定——例如削減經(jīng)費(fèi)和項(xiàng)目，造成了NASA當(dāng)前在空間居住能力上存在“關(guān)鍵差距”（Critical gaps）。

“如今正處在重返月球的邊緣，NASA需要開(kāi)發(fā)關(guān)鍵能力，以建設(shè)并運(yùn)營(yíng)月球前哨基地。”該研究團(tuán)隊(duì)在8月16日發(fā)表于同行評(píng)議期刊《npj-微重力》（npj Microgravity）上的論文中寫道。

據(jù)報(bào)道，這篇論文由普渡大學(xué)、美國(guó)東北大學(xué)、猶他州立大學(xué)、猶他大學(xué)等美國(guó)高校，以及NASA肯尼迪航天中心和艾姆斯研究中心的研究人員共同撰寫。

目前，美國(guó)的空間生命保障系統(tǒng)，包括國(guó)際空間站所采用的方案，都依賴于補(bǔ)給飛行任務(wù)來(lái)輸送水、食物及其他消耗性物資。

研究團(tuán)隊(duì)指出，長(zhǎng)期載人任務(wù)若超出地球軌道前往月球或火星，將受到補(bǔ)給發(fā)射帶來(lái)的巨額成本和復(fù)雜后勤問(wèn)題的限制，同時(shí)也面臨輻射和微重力對(duì)人體產(chǎn)生影響的安全擔(dān)憂。

生物再生式生命保障系統(tǒng)（BLSS）——即利用生物體循環(huán)與生成氧氣、食物和水等資源的人工生態(tài)系統(tǒng)，被認(rèn)為是長(zhǎng)期深空人類任務(wù)的更優(yōu)解決方案。這些系統(tǒng)（又稱BLiSS）利用植物、動(dòng)物和微生物，創(chuàng)造一個(gè)可持續(xù)的閉環(huán)環(huán)境，滿足食物和廢物管理等基本生存需求。

“無(wú)論在政府層面還是商業(yè)層面，缺乏可用的BLiSS技術(shù)和系統(tǒng)，目前都限制了載人月球探索計(jì)劃的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。”該研究團(tuán)隊(duì)寫道。

2023年11月28日，中國(guó)載人航天工程首次對(duì)外發(fā)布由神舟十六號(hào)乘組返回地面前手持高清相機(jī)，通過(guò)飛船繞飛拍攝的空間站組合體全景照片。 中國(guó)載人航天工程辦公室

論文通訊作者、普渡大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物工程教授D·馬歇爾·波特菲爾德（D. Marshall Porterfield），曾在2012年至2016年擔(dān)任NASA總部空間生命與物理科學(xué)部門負(fù)責(zé)人，負(fù)責(zé)未來(lái)人類探索相關(guān)科學(xué)的研究。他指出，美國(guó)采用了“完全錯(cuò)誤的模式來(lái)進(jìn)入太空”，重心放在了充當(dāng)“后勤運(yùn)輸商”而不是“后勤提供者”。

上世紀(jì)90年代，NASA曾把生物再生式方法作為研究重點(diǎn)，包括為太空探索開(kāi)發(fā)可持續(xù)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，這一研究還促成了受控環(huán)境農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的誕生。NASA的下一階段研究，是生物再生行星生命保障系統(tǒng)測(cè)試綜合體（BIO-Plex），旨在評(píng)估可為未來(lái)太空任務(wù)提供食物、水和可呼吸大氣的生命保障系統(tǒng)。

研究團(tuán)隊(duì)指出，2004年，在一項(xiàng)大規(guī)模研究導(dǎo)致預(yù)算削減和研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)變后，該綜合體停止運(yùn)行并被拆除?！癗ASA開(kāi)發(fā)這些生物再生技術(shù)的預(yù)算被削減后，再也沒(méi)有恢復(fù)。”波特菲爾德補(bǔ)充稱，目前剩余的生物再生技術(shù)研究，正面臨特朗普政府進(jìn)一步削減2026財(cái)年預(yù)算的威脅。

研究團(tuán)隊(duì)指出，自21世紀(jì)初以來(lái)，美國(guó)對(duì)生物再生生命保障研究的支持逐漸減弱；而中國(guó)國(guó)家航天局（CNSA）過(guò)去20年間一直“積極支持并推進(jìn)”這項(xiàng)研究。當(dāng)年BIO-Plex的公開(kāi)計(jì)劃，“支持了中國(guó)國(guó)家航天局迅速建立一項(xiàng)生物再生棲居地技術(shù)項(xiàng)目的努力，以建成可操作的人類月球前哨，并在隨后展示了其可行性”。

“月宮一號(hào)”是由北京航空航天大學(xué)建立的中國(guó)首個(gè)空間基地生命保障人工閉合生態(tài)系統(tǒng)地基綜合實(shí)驗(yàn)裝置，是一個(gè)密閉艙系統(tǒng)，其中包括植物艙、廢棄物處理裝置、餐廳和臥室，用于開(kāi)展月球基地生命保障系統(tǒng)的地基試驗(yàn)研究。

“除了中國(guó)的努力，目前沒(méi)有其他官方項(xiàng)目在推進(jìn)一個(gè)完全整合的、閉環(huán)的生物再生架構(gòu)，用于建立月球或火星棲居地，甚至用于支持長(zhǎng)期的人類太空駐留?！毖芯咳藛T還表示，中國(guó)國(guó)家航天局近期公布的計(jì)劃顯示，“中國(guó)在這些新興努力以及技術(shù)的規(guī)模與領(lǐng)先地位上，已超越美國(guó)及其盟友，尤其是與NASA當(dāng)前項(xiàng)目相比”。

《南華早報(bào)》回顧稱，在與蘇聯(lián)的太空競(jìng)賽期間，美國(guó)政府曾對(duì)科技項(xiàng)目進(jìn)行大量投資，其中包括創(chuàng)建NASA。即使處于冷戰(zhàn)的緊張狀態(tài)下，美蘇在太空領(lǐng)域的科學(xué)合作也未停止，最終促成了包括美國(guó)、蘇聯(lián)（后來(lái)的俄羅斯）、歐洲、日本及其他伙伴在內(nèi)的國(guó)際空間站項(xiàng)目。

直到2014年“克里米亞事件”爆發(fā)后，數(shù)十年的成功合作宣告終結(jié)，目前美俄之間僅剩的太空合作項(xiàng)目是履行對(duì)國(guó)際空間站的義務(wù)，而國(guó)際空間站計(jì)劃在2030年退役。

而早在十多年前，美國(guó)還曾對(duì)中國(guó)祭出“太空封殺令”，曾以政治、資金、技術(shù)等方面緣由，將中國(guó)排除在國(guó)際空間站項(xiàng)目之外。2011年，美國(guó)又通過(guò)了旨在禁止中美兩國(guó)航天合作的“沃爾夫條款”（由當(dāng)時(shí)的美國(guó)眾議員弗蘭克·魯?shù)婪?middot;沃爾夫提出，F(xiàn)rank Rudolph Wolf），以所謂“存在間諜風(fēng)險(xiǎn)”為理由，封死了中國(guó)參與國(guó)際空間站合作的道路。

不過(guò)，這些都并未阻撓中國(guó)航天的發(fā)展步伐，中方在這一高難度的領(lǐng)域“殺出一條血路”，創(chuàng)造出如今的耀眼成就。雖然中國(guó)沒(méi)有加入國(guó)際空間站，但自2021年“天宮”空間站發(fā)射以來(lái)，中國(guó)即將成為唯一在地球軌道上擁有載人航天設(shè)施的國(guó)家。

2021年4月23日，中俄雙方發(fā)布《中國(guó)國(guó)家航天局和俄羅斯國(guó)家航天集團(tuán)公司關(guān)于合作建設(shè)國(guó)際月球科研站的聯(lián)合聲明》。目前，中國(guó)和俄羅斯正在聯(lián)合十多個(gè)國(guó)家的伙伴，共同建設(shè)國(guó)際月球科研站。

據(jù)中國(guó)探月工程總設(shè)計(jì)師、深空探測(cè)實(shí)驗(yàn)室主任吳偉仁院士此前介紹，國(guó)際月球科研站將按照三階段分步實(shí)施，計(jì)劃2030年前后建成基本型，開(kāi)展月球環(huán)境探測(cè)和資源利用試驗(yàn)驗(yàn)證；2040年前后建成完善型，開(kāi)展日地月空間環(huán)境探測(cè)及科學(xué)試驗(yàn)，并建成鵲橋通導(dǎo)遙綜合星座，服務(wù)載人登月和火星、金星等深空探測(cè)；之后建設(shè)應(yīng)用型月球科研站，由科研型試驗(yàn)站逐步升級(jí)到實(shí)用型、多功能的月球基地。

蘇聯(lián)早在20世紀(jì)60年代就開(kāi)展了生物再生系統(tǒng)的研究，包括建造并運(yùn)行數(shù)十年的閉合生命保障系統(tǒng)BIOS-3。這篇論文的研究團(tuán)隊(duì)表示，這使得中俄在國(guó)際月球科研站上的合作形成了一個(gè)“強(qiáng)大的伙伴關(guān)系”，因?yàn)樵擁?xiàng)目結(jié)合了俄羅斯數(shù)十年的航天經(jīng)驗(yàn)與中國(guó)先進(jìn)且資金充足的航天計(jì)劃。

“與中國(guó)繁榮的計(jì)劃形成鮮明對(duì)比的是，這些關(guān)鍵進(jìn)展和已展示的BLiSS能力并未在美國(guó)項(xiàng)目中得到體現(xiàn)，美國(guó)目前也沒(méi)有計(jì)劃重建2004年被取消的NASA項(xiàng)目。”研究團(tuán)隊(duì)稱：“因此，僅僅是恢復(fù)和重建所需的設(shè)施和基礎(chǔ)設(shè)施，美國(guó)太空計(jì)劃就面臨著多年的挑戰(zhàn)?！?/p>

2021年4月23日，中國(guó)國(guó)家航天局和俄羅斯國(guó)家航天集團(tuán)公司聯(lián)合主辦的國(guó)際月球科研站宣介會(huì)在南京召開(kāi)。中俄雙方發(fā)布《中國(guó)國(guó)家航天局和俄羅斯國(guó)家航天集團(tuán)公司關(guān)于合作建設(shè)國(guó)際月球科研站的聯(lián)合聲明》。

據(jù)介紹，NASA的“阿爾忒彌斯”（Artemis）登月計(jì)劃，旨在自1972年12月以后再次將美國(guó)人送上月球表面，并在月球軌道建立一個(gè)名為“月球門戶”的前哨站，可作為月球及更遠(yuǎn)深空任務(wù)的短期中轉(zhuǎn)點(diǎn)。

盡管美國(guó)在生物再生生命保障系統(tǒng)的發(fā)展方面面臨挑戰(zhàn)，但該領(lǐng)域的研究仍在進(jìn)行中，包括私營(yíng)企業(yè)的研究以及與歐洲航天局等國(guó)際合作伙伴的合作。

但波特菲爾德?lián)鷳n地說(shuō)，美國(guó)科研團(tuán)體面臨的挑戰(zhàn)之一是如何向國(guó)會(huì)解釋，為什么這項(xiàng)研究的經(jīng)費(fèi)不應(yīng)被削減，因?yàn)樵S多議員認(rèn)為，“與太空中的生物系統(tǒng)和載人航天相關(guān)的問(wèn)題都已經(jīng)完全解決了”。他還提到，在美國(guó)，月球與火星項(xiàng)目之間的分歧也是一大問(wèn)題，因?yàn)橐恍┤嗽谟煤艽笠徊糠值牧Χ韧苿?dòng)執(zhí)行火星著陸任務(wù)。

正如太空研究有助于發(fā)展受控農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)一樣，生物再生生命保障研究可以幫助推進(jìn)人造環(huán)境和精準(zhǔn)醫(yī)療等領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步。波特菲爾德說(shuō)，太空探索所剩的技術(shù)缺口“實(shí)際上是生物學(xué)上的缺口”，而這些技術(shù)正是地球?qū)崿F(xiàn)可持續(xù)未來(lái)所需的。

“除非我們學(xué)會(huì)通過(guò)開(kāi)發(fā)這些技術(shù)來(lái)保護(hù)地球，讓我們能夠在地球外生存，也能夠在地球上生存，否則我們永遠(yuǎn)無(wú)法離開(kāi)地球。”他說(shuō)。

相較于美國(guó)太空計(jì)劃的喧囂與混亂，中國(guó)的月球探索計(jì)劃進(jìn)展踏實(shí)而順利，載人登月發(fā)展穩(wěn)步推進(jìn)，已經(jīng)進(jìn)行了多次繞月探測(cè)和取樣任務(wù)，為在2030年前實(shí)現(xiàn)中國(guó)人首次登陸月球奠定基礎(chǔ)。

今年4月24日，中國(guó)國(guó)家航天局局長(zhǎng)單忠德表示，中國(guó)探月工程始終秉持平等互利、和平利用、合作共贏的原則，與國(guó)際社會(huì)共享發(fā)展成果。中國(guó)將持續(xù)開(kāi)放月球科研樣品國(guó)際申請(qǐng)，我們期待全球科學(xué)家獲得更多科學(xué)發(fā)現(xiàn)，共同拓展人類認(rèn)知、造福全人類。