“月宫一号”是人工封闭生态系统基础综合实验装置的简称,为太空基地提供生命支持。太空飞行之父齐奥尔科夫斯基曾经说过:“地球是人类的摇篮,但人类不能永远被束缚在摇篮里。首先,人类将小心翼翼地穿过大气层,然后征服整个太阳系空间。”

中国航天发展的三个重要里程碑是两枚炸弹和一颗卫星、载人航空和月球探测。月球探测项目包括三个阶段:盘旋、坠落和返回。“嫦娥一号”和“嫦娥二号”实现了“绕月”阶段。月球探测项目的第二阶段发射了月球软着陆器,月球车进行了一次巡视。嫦娥三号已经完成任务。“返回”的第三阶段是在月球表面取样后返回地球进行分析,这需要大推力运载火箭来完成。如果月球基地建立起来,就可以进行越来越长的科学实验和科学探索活动。也就是说,“嫦娥”需要“月宫”来居住。

月宫一号

目前,中国神舟系列飞船、国际空间站和苏联(俄罗斯)和平号空间站通常通过物理和化学方法携带所有材料或再生氧气和水。宇航员吃的食物一次只能携带足够的量,不能再生。

以170厘米、每个宇航员的标准体重和中等劳动强度为例,每个宇航员的代谢强度为2800千卡/天,所需的水、食物、氧气和释放的二氧化碳量如下表所示。

总计16.4千克/天

从上表可以看出,如果深空探测时间延长到一年,需要携带6吨物资,费用为3.6×108元!这只是宇航员的物质要求。如果这是一次“三程旅行”,想象一下这将是一个多么天文数字啊!按照目前的技术,从地球到火星的旅程大约需要500天。如此昂贵的旅行很难找到“赞助商”。因此,如果人类在不久的将来进行更长时间和更长距离的太空探索,例如上述月球基地和火星基地的建设,由于距离遥远,通过携带储存物资或常规地面物资来完全实现食物将变得非常昂贵和困难。因此,仅仅通过运载或物理化学再生来满足生命支持的需要,几乎不可能实现载人深空探测。因此,“嫦娥”需要一个长期的住所,而不仅仅是一个“快速酒店”。它需要的是一个可与地球相媲美的微型生物圈,能够实现宇航员在远离地球的太空中长期舒适的生活。

微型生物圈是在月球、火星基地或飞往火星的航天器上通过生物再生的方式建立一个类似地球生物圈的小型生态系统,以有效解决载人深空探测的生态保障需求。科学家称这样一个小生态系统为“生物再生生命支持系统”。在“生物再生生命支持系统”真正飞上太空之前,有必要在地面建立一个完全相同的系统,并进行一系列的实验研究,为人类将来真正生活在太空提供保障。这个实验系统被称为“月宫1号”。