手机版 | 登陆 | 注册 | 留言 | 设首页 | 加收藏
当前位置: 网站首页 > 世界科技全景 > 飞天之翼 > 文章 当前位置: 飞天之翼 > 文章

展望未来

时间:2019-08-24    点击: 次    来源:网络    作者:佚名 - 小 + 大

展望未来

 飞天 


载人航天的实践,至今才进行了 20 多年。在人类的历史长河中,这仅仅

是一个短暂的时刻,但在科学上所取得的辉煌成就却是令人瞩目的,必将载

入史册。

科学家们已经认识到,宇宙空间必将成为陆地、海洋之后又一重要的、

有待开发的新领域。空间资源等待着人们去开发利用,空间工厂的建立是必

然的趋势。正因为如此,苏联先后发射的空间站做了大量的实验性工作,而

美国继天空实验室、航天飞机之后,已计划在本世纪 90 年代建立地球轨道上

的永久性空间站。它是一个空间生产基地的雏形。初期可容纳 6~8 名男女科

学家工作生活,以后可逐渐扩大,容纳更多的人。

整个空间站内的设施非常齐全,包括制导、稳定、控制、通讯系统,也

包括充足的电力供应。除了完善的生活保证系统外,还有能治疗常见病、轻

伤及 X 光透视的小型保健室。此外,其他各国如日本、欧洲的一些国家也积

极和美国合作,参与了空间站的研制。

在这种大型的空间站实验室里,可以研制地球上难以制造的金属、非金

属材料,生产地球上无法生产或难以大量生产的纯净药物。这些将会引起工

商业界的兴趣,使空间站产品的生产、销售逐步商业化。企业家的投资,将

会争先恐后地接踵而来。不久的将来,一个新的庞大的商业企业可能会在宇

宙空间建立起来。

宇宙空间的工厂、城市的出现,必然会成为现实。人类能否在宇宙中繁

衍后代,这是人类真正成为宇宙主人的关键。宇宙间的生儿育女的遗传学课

题,科学家们已着手研究。第一步是将生物送到宇宙空间进行实验。早在 1973

年,美国把 2 条海水幼鱼、50 颗鱼卵、6 只老鼠、720 只果蝇蛹、2 只普通蜘

蛛带到宇宙空间,持续航行 59 天,观察了它们在宇宙空间的生态反应。结果

发现,鱼卵奇迹般地孵化出几十条幼小的鱼苗,在航天器水池里自由地游动。

1974 年 10 月到 11 月,苏联在宇宙空间试验蚕卵的孵化。实验证明,单个蚕

卵孵化成幼蚕,比在地球自然环境下时间要快一倍。尔后,苏联又在生物卫

星上试验了受精的鱼卵、鹌鹑蛋、怀孕的老鼠等生长情况,结果成功和失败

参半。鱼卵孵化了鱼苗,鹌鹑蛋 75%发育正常,但老鼠进行交配怀孕试验没

有成功。这一事实给空间生命科学家们的启示是,空间环境还是有可能进行

有性繁殖的。但人类在宇宙间要生儿育女,却不是一件简单的事。失重引起

的人的生理变化,是否会影响怀胎中的婴儿,这有待进一步探索。

据科学家们预测,到 21 世纪 20 年代或 30 年代,可能有一千多人生活在

宇宙空间或月球基地。人在字宙间,必须解决长期生活中的食品、氧的供给,

为此科学家们正在研制密闭生态系统。

20 多年来,航天器载人的数量和人停留在宇宙空间生活的时间,比起将

来空间站上的人数及停留时间要少得多和短得多。少数几个人在太空的生活

必需品,如氧、水、食物,由地面带去,或者由航天运输飞船送上去是不难

的。而今后的星际航行、永久性空间站的建立、空间站的长期科学实验、月

球基地上的开采矿藏,首先必须解决好人的生活必需品的供给。所以美苏等

国都已着手研制密闭生态系统,企图解决航天期间的一部分生活需要。

我们人类居住的地球,是一个开放的大自然的生态系统,人和动物、植

物共同组成一个巨大系统,互相依赖生存,亿万年来不断地循环往复,延续

至今。科学家研究的用人工建立的密闭生态系统,是选择一些在代谢功能上

与人有关联的植物、动物、微生物,与人组成一个相对的密闭的生态循环,


并使循环维持一种长期动态平衡状态。对系统的设计要求,不仅能再生氧气、

水、食物,而且能提供一个地球大体相同的生活环境,以满足人体基本生理

卫生要求。

密闭生态系统,一般包括植物、动物、微生物的无机化处理三部分。选

用的植物一般认为单细胞藻类比较好,如小球藻、多形卵胞藻。小球藻的优

点是体积小,含纤维素少,容易培养繁殖。多形卵胞藻的优点是光合作用效

率高,不粘附成团,不怕污染。有人计算,用多形卵胞藻培养,只需要 60~

80 升的培养物和 8 平方米的光照面积,光合作用产生的氧就足够供给一个人

呼吸用。若用其他藻类产生同数量的氧,至少需要 3000 升培养物,15 平方

米的光照面积。由于多形卵胞藻的这一优点,近年来在密闭生态系统的研究

中受到科学家的重视。

学者们曾在研究中认为,藻类既可用于气体交换,又可作为航天员的食

物来源,因藻类含有大量的蛋白质,高达 4O~60%。但实验证明这是不可能

的,因为人类食物中的蛋白质含量一般不超过 20%,而藻类含蛋白质量太

高,人体不能消化吸收。在密闭生态环境中藻类不能直接利用人的粪便,需

要加入细菌真菌,将粪便分解成藻类能利用的物质。理想的密闭生态系统,

包括高等植物、藻类、细菌、动物等复杂系统。

在系统中栽培高等植物,对人的生理心理作用是十分必要的。高等植物

也是密闭生态系统的重要组成部分,人们已经在空间站、航天飞机上的失重

环境下进行了植物栽培试验,获得了初步成功。系统中选择植物的标准,是

具有光合作用效率高,能在较低的光照情况下正常生长,能耐受较高的渗透

压、无毒、叶大茎小等特点。目前被研究选用的植物有花生、黄豆、圆白菜、

马铃薯、西红柿、大白菜等。为了保证航天员有足够的营养物质,至少需要

25~50 种不同种类的蔬菜水果,整个系统中的再生水、废物处理、消除二氧

化碳及其他污染物质所需要的细菌、藻类以及植物、动物品种,可能要有 100

种以上。

系统中饲养动物,主要是为航天员提供新鲜的动物食物,充分利用植物

中不可食的部分作为饲料。选用肉奶产量高的而且可以连续饲养的个体较

小,代谢高,生命周期短,饲料要求少的动物。特别是生命周期短对维持系

统的动态平衡可靠性非常重要。被建议用采的动物有兔、鸡、山羊、热带鱼

等。山羊可供人们食肉,也可喝奶。

人和动物的粪便不能被植物直接利用,需要经过处理,将生活垃圾变成

可利用的物质,如水、无机盐、二氧化碳等。处理的方法,可用生物学技术、

物理学技术。生物学无机化处理技术就是用微生物或藻类通过生物氧化作

用,将废物中的有机物质变成水、盐、二氧化碳等无机物。用微生物进行无

机化处理,不能采用农民沤肥的方法,这种无氧过程反应人慢,时间太长,

氧化也不完全,还会产生氢甲烷等有害气体,更增加处理上的困难。所以采

用氧化过程,在需氧微生物酶的催化下,可以迅速而完全地将有机物变成无

机物。最终形成的无机物,有许多是植物生长的必需物质,如维生素、激素

等。物理学无机化技术,其原理是在高温高压下对液态粪便和有机垃圾进行

燃烧和氧化,这种方法简便,废物中的纤维素类物质经处理后产生水、二氧

化碳。但这种方法的最大缺点是处理后物质中会含有某些金属氧化物,对高

等植物有毒性作用。目前的发展趋势是将这两种方法结合起来,取长补短,

互为补充。


对密闭生态系统的研究,国外已进行了 20 多年,目前它仍还处于试验阶

段。在地面的特殊环境中的成功经验,在宇宙空间是否可行,特别是失重、

宇宙辐射下的植物动物生长发育,都需要进一步探索。密闭生态的研究有着

重大的科学价值和经济价值,它不仅适用于长期载人航天,也适用于地面上

的密闭环境和工农业生产。单细胞藻类培养技术如获得成功,可成为含有高

蛋白和维生素的饲料,必能促进畜牧业、家禽业的发展。

苏联莫斯科航空学院研制出一种宇宙孵化器,预计能在失重情况下孵化

出鸡雏来。不久的将来长期生活在空间站上的人,将能吃上宇宙间生长的动

物食物。孵化器由两个隔室组成,鸡蛋在第一室内存放 20 昼夜,通过小离心

机产生人工重力场,室内还有一架特殊的机器,能模仿抱窝的母鸡动作,使

鸡蛋的位置不断变化。经过 20 昼夜后,将这些鸡蛋转移到第二室,使它们在

失重状态下孵化出小鸡。这种孵化器一次可放 12 个鸡蛋。孵出的小鸡被送到

饲养装置里,每一只都喂养在单独的有橡皮墙壁的小笼子里。当小鸡和橡皮

墙接触时,橡皮墙就收缩,从而对小鸡肌肉起到刺激和按摩作用。每一个笼

子都有适合失重条件下使用的饲料槽及饮水槽。孵化器在地面上顺利地通过

了试验,一共孵出 200 多只小鸡,并把它们喂养长大。下一步是将孵化器送

到宇宙空间去试验。

美国国家技术实验室的科学家,正在为未来的空间站试制密闭生态维持

系统。在人工精心控制的条件下,对一些花木,如中国的万年青等,进行从

空气中去除有毒物质的试验。我们知道,植物是吸收吸空气中的二氧化碳,

并吐出氧气的。近年来还发现,家庭种养的观赏花木还具有更多的作用,除

吸收二氧化碳吐出氧气外,还能吸收甲醇、一氧化碳、氧化氮等许多化学有

害物质。在空间站上栽培植物,可以起有效的“空气清洁剂”的作用。

研究人员为密闭系统的研制,还作了空间站废水处理和再生循环的试

验,大部分技术已得到解决。其中一种叫“凤眼兰”的水生植物,能把污水

转化为清洁的饮用水。这种处理过程,称为溶液培养。在圣地亚哥进行的试

验获得了成功,处理过程是:污水经振动过滤后流入凤眼兰覆盖的水池,池

中养殖食蚊鱼、刺古,种着浮萍等浮游生物。凤眼兰有长长的纤维根系统,

吸收污水中的有毒化学物质,甚至能吸收放射性物质。其作用像一个巨大的

过滤器,把水中的悬浮物过滤掉。这种水再经过除细菌、过滤和消毒等处理,

质量比淡化海水还要好。

上一篇:各显神通

下一篇:没有了

备案ICP编号  |   QQ:81962480  |  地址:上海金海路  |  电话:12345678910  |  
Copyright © 2019 MAPDF Studio 版权所有,授权www.mapdf.net使用 Powered by MAPDF.net