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人类生存求永续 宜居天体建模研——《人类地外空间受控生态系统构建技术研究》的三大特点

已有 1140 次阅读 2024-9-4 22:20 |系统分类:博客资讯

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2019年1月3日上午10点26分，中国嫦娥四号月球探测器成功登上月球南极-艾特肯盆地冯卡门撞击坑，这是人类首次在月球背面软着陆并巡视勘察。10天后，中央电视台对外发布，嫦娥四号生物科普试验载荷项目团队成功在月球上开展首次生物生长实验，Nature、Science国际知名期刊评价为人类第一片绿叶，实现人类首次在地外星球真实环境下构建了一个微型生态系统，预示着地球生物在其他星球上生长成为可能。这个项目团队的负责人就是教育部深空探测联合研究中心常务副主任、重庆大学空间科学研究院院长谢更新教授。此时此刻，阅读谢教授的新著《人类地外空间受控生态系统构建技术研究》，别有一番喜悦在心头。

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《人类地外空间受控生态系统构建技术研究》书影

《人类地外空间受控生态系统构建技术研究》2023年8月由重庆大学出版社出版。该书以人类地外星球生存受控生态系统构建为研究对象，系统总结了人类在该领域所做出的努力和取得的成果，并构建了地外宜居天体评估模型，提出了未来人类如何在月球等地外星球构建受控生态系统的理论、方案和路线，以及利用地球洞穴系统来模拟月球和火星上的熔岩管道内部环境进行研究和验证的实验设计，指出了构建地外星球地面模拟系统对未来地外基地建设的意义。

这是一部学术与科普相结合的地外生态系统探索专著。《人类地外空间受控生态系统构建技术研究》共六章，其中“地外天体宜居性分析”“地外空间受控生态系统的构建方法”“地外天体熔岩管道的开发利用及地面验证实验”“月面首次微型生态系统试验——嫦娥四号任务生物试验载荷”4章都是纯粹的学术研究内容，涉及相关科技领域的理论研究、方案设计、模型构建和实验论证等，作者在这些领域做了深入的探讨和有益的思考。全书中、英文参考文献多达144篇，引用资料丰富，最新文献近至2022年，反映了该领域最新科技发展动态。

随着地球上人口日益增长、居住环境逐渐恶劣，人类开始尝试探索向地球外的星球拓展生存空间。但是，建立地外星球生存基地，目前仍面临许多难以克服的重大科学、技术和工程难题。首先，怎样把地球上大量的人口迁移到其他星球，交通运输就是一个天大的问题。其次，人类已知的地外星球的表面环境都十分恶劣，有机生物根本无法直接生存，更遑论人类居住。再则，即使有办法迁移到其他星球，怎样在星球上寻找或者建造合适的避难所？如何有效利用星球上的原位资源？怎样构建一个类似地球的生态系统并保障其长期、稳定、低功耗运行？这些问题都需要深入探讨、逐一解决。本书作者在前人研究成果的基础上，结合自身科研工作实践，全面分析、总结和展望了人类地外空间受控生态系统构建技术，提出的方案和设想可为我国未来地外基地建设提供设计理念和技术基础。

第五章“月面首次微型生态系统试验——嫦娥四号任务生物试验载荷”，更是学术研究与科学普及的典范。2015年，国防科工局、教育部、中国科学院、中国科协、团中央五部委联合举办“月球探测载荷创意设计征集活动”,谢更新团队提出的“月面微型生态系统科普载荷”方案从257个应征方案中脱颖而出，被遴选为嫦娥四号搭载试验载荷。该方案试图在月球上构建一个由生产者、消费者和微生物组成的生态系统，并以此进行培植实验，最终成功地将搭乘的棉花种子在月面上生长出了一片绿叶。这一章详细介绍了这项试验的全过程，读后可更深入地明晓研究地外空间受控生态系统构建技术的重大意义。

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月面试验装置里长出的一片绿叶

这是一部现实与未来相交映的人类生存空间拓展史话。从某种意义上说，人类社会发展的历史，就是人类不断探索和拓展生存空间的历史。研究表明，人类很可能起源与非洲，大约6万至5.5万年前，现代人类的祖先——智人，沿“撒哈拉通道”走出非洲抵达中亚；4.5万至4万年前，现代人类一部分掉头从中亚向欧洲走去，又有一部分人向南进入印度和东南亚；2万至1.5万年前，人类分批进入北美洲，很快就抵达中美洲和南美洲；大约在2000多年前，古希腊人成功进入北极圈；1820年，俄罗斯帝国海军舰长法比安·戈特利布·冯·别林斯高晋和英国皇家海军舰长爱德华·布兰斯菲尔德，以及美国斯托宁顿海豹捕猎人纳撒尼尔·帕尔默分别发现南极洲。自此，人类的足迹已经遍布整个地球的表面。

地球是人类的摇篮，但人类不可能永远被束缚在摇篮里。进入20世纪后，随着科学技术的迅猛发展，人类在征服海洋和天空之后，开始了向太空拓展生存空间的探索：第一颗人造卫星发射成功，第一艘载人飞船进入太空，人类第一次在太空行走，太空建造了第一座空间站，人类首次登上月球，人类开始探测火星、太阳系地外天体……本书第一章“绪论”部分重点介绍了“人类拓展生存空间的探索历史”和“人类地外生存空间技术的发展”，给出的“人类拓展太空生存空间历程图”（见书中图1.3）生动、直观，一目了然。第六章“展望”则勾勒了未来人类移居月球、火星等地外星球建设基地的愿景，“绪论”和“展望”两部分共同构建了过去、现在与未来交相辉映的人类生存空间拓展史话。

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谢更新教授在做科普讲座

这是一部科技与人文相融汇的未来科技发畅想图书。常言道，人无远虑，必有近忧。从古至今，人类对浩瀚的宇宙星空一直都充满了好奇、幻想与寄托，尽管今天的人类已经能够通过各种手段到达月球、火星，但是，截止目前，还没有找到利用现有技术可以到达并适合人类生存的地外星球。因此，研究人类地外空间受控生态系统构建技术，既是人类满足自身好奇心、实现梦想、寻找寄托使然，更是对人类社会遥远未来负责任的未雨绸缪。第四章“地外天体熔岩管道的开发利用及地面验证实验”，为读者展现了一幅科技与人文相融汇的未来地外生存空间科技发展蓝图。

在作者看来，人类“地外居住面临的首要挑战是如何构建一个稳定、自给自足、低成本且长期安全运行的基地”，而“目前，国际上普遍认为，在地外星球上建立受控密闭生态系统是解决这一难题的根本出路。”因此，地外天体熔岩管道成为研究的热点，科学家相信，利用这样的管道建造地外基地，能有效抵御地外星球上宽温差、强宇宙辐射、小星星高频率撞击等恶劣环境的影响。为让这样高远、艰深的研究能够落地，作者团队提出，可利用地球上的溶洞系统来模拟人类在月球或火星熔岩管道生存时的内部环境以及可能面临的问题，获得的经验可为人类在月球和火星洞穴中建立生态系统提供宝贵的借鉴。这里既有严谨的试验方案和科学数据，又有浪漫的思想放飞和人文情怀，科学与人文在书中共同绽放出绚丽的光芒。

当然，本书也并非十全十美，一些地方还存在瑕疵，需要修订时改进，比如“序言”和“前言”内容就高度雷同，一些章节文字也存在内容重复现象。但是，作者毕竟在这一领域做出了创新性的探索，可喜可贺，值得褒赞，有感于斯，谨填《浪淘沙令》词一首，以抒情怀：
地外探空间，任务维艰。宜居天体建模研。人类生存求永续，谋划在先。
学术普及篇，资料新全。人文科技喜结缘。生物载荷培绿叶，月桂添鲜。

注：本文刊载于2024年第1期《前瞻科技》“书阅科苑”栏目。如果您喜欢这篇文章，请在右下六边形“在看”处点一下，可推荐给更多人阅读。关注“携诗远行”微信公众号，可以阅读号主苏青更多原创文章。

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