小编语：上一期内容分享了“月宫一号”进入了中学试题。山东聊城考题中的最后一个问题中，可以看出命题人想考察生态系统稳定性与复杂程度关系的知识点。但其实对我们的月宫一号存在一定的误解。“月宫一号”与地球生物圈（生物圈1号）及早期美国亚利桑那州的“生物圈2号”实验存在本质的区别。下面就由月宫一号总设计师&首席科学家刘红教授来为您详细解读。（小编提示：关注“月宫一号”微信公众号，并点击“查看历史消息”，即可看到往期精彩内容哦）

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月宫一号与生物圈2号有何区别？

                        月宫一号总设计师&首席科学家  刘红

生物圈1号所指的是我们赖以生存的地球生物圈，是指地球上所有生态系统的整合。因此美国亚利桑那州的那个生态系统起名为“生物圈2号”，它的目的是模拟地球生物圈。设计人员将地球的大部分生态系统类型按照比例各取一块放到一个密闭系统内部，虽然生物物种丰富，系统复杂且体积庞大，但是与地球生物圈相比还是非常的简单，依靠其自身不能实现自平衡。同时，由于其采用的是玻璃日光温室的结构，是直接利用自然光进行植物培养，环境条件（光照、温度）受到外界天气的影响变化较大，系统内部生物过程（例如植物的呼吸、光合）不能实现人工控制，从而影响系统内部气体再生、物质流动。

图1 微型人工生态循环系统——生物圈2号

图2 生物圈2号的组成部分

除此之外，生物圈2号失败的原因还在于空气净化方法和结构材料的选择。从空气净化方面，生物圈2号内部的农田生态系统大量使用了亚利桑那州的土壤，土壤中带有大量微生物，且其中的有机物非常有利于微生物生长，为了净化系统中的空气，设计了将空气用鼓风机鼓风通过土壤层，利用土壤净化空气，土壤中的微生物疯狂消耗空气的O₂，造成了内部的气体失衡。在结构材料上，生物圈2号的设施大量使用了混凝土，混凝土吸收了大气中的CO₂，从而导致系统CO₂损失。

图3 生物圈2号中岩石形状的混凝土吸收了CO2

生物圈2号实验虽然失败了，但是其意义还是非常大的，它告诉我们虽然生物圈2号足够复杂和庞大，但是与地球生态系统相比还是非常简单，要让这样简单的自然生态系统自调节实现平衡是不可能的。

“月宫一号”目的是为了提供地外生命保障，所有的生物部件（动物、植物、功能微生物）都是经过筛选并进行大量实验研究，实现精确量化，系统是在此基础上经过定量计算设计完成的，植物所需的光能来自于可控的人工光源（LED），且系统内部温湿度也可人工调控，因此生物过程可以实现人工控制，从而可以通过人工干预调控实现系统的稳定。同时舱室内构造和设备所使用的各种材料不会吸附或者释放氧气、CO₂等气体。

图 4  月宫一号3D设计图和月宫一号一期照片

“月宫一号”第一次有人密闭实验进行了105天，于是，有人就以为，是由于月宫一号系统不稳定，只能运行105天。这是一种误解！

“月宫一号”一期实验系统的闭合度为97%，就是说97%的物质系统内循环再生，3%的物质由外源提供。理论上在保证3%外源的情况下，系统可以一直运转下去。进行了105天的实验，主要是因为资金的限制，同时105天可以满足我们第一次长期多人密闭实验的科学与技术目标。

图 5 月宫一号植物舱照片

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由北京航空航天大学生物与医学工程学院

环境生物学与生命保障技术研究所 "月宫一号" 刘红教授科研团队

中国生物医学工程学会-全国空间基地生命保障首席科学传播专家团队

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