新華社重慶6月15日電(記者谷訓)2015年的美國科幻電影《火星救援》中，宇航員沃特尼為了生存而在火星上種植土豆。同年，由中國教育部深空探測聯合研究中心組織，重慶大學牽頭的“月面微型生態圈”實驗項目開始研發。
資料圖：嫦娥三號著陸器拍攝的月球影像圖。2018年，這一實驗項目將搭乘“嫦娥四號”月球探測器，到月球表面種植土豆、養蠶寶寶。科幻電影里的場景有望在中國科學家手中變成現實，并向全人類直播。
在2017年全球航天探索大會上，我國多項即將執行的深空探測任務首度公開，其中就包括嫦娥四號的“乘客”之一——科普載荷“月面微型生態圈”。這將成為人類首次在月球表面進行的生物實驗，為人類未來在地外星球生存進行重要探索。
小罐子里有乾坤
“月面微型生態圈”看起來像奶粉罐，是一個高18厘米、直徑16厘米的圓柱體，由特殊鋁合金材料制成，有40多個主要零部件。
別看它總重量僅3公斤，凈容積約0.8升，內部卻大有乾坤。里面將放置馬鈴薯種子、擬南芥種子、蠶卵、土壤、水、空氣，以及制冷片、加熱片、微型照相機和信息傳輸系統等科研設備。
“作為航天器有效載荷，‘月面微型生態圈’必須嚴格控制重量，所有實驗品、元器件都以克來計算。”“月面微型生態圈”總設計師，教育部深空探測聯合研究中心副主任謝更新說，僅微型照相機的造價就達60萬元。
當這個小罐子搭乘“嫦娥四號”登陸月球后，科學家預制在這個小空間里的生態循環系統將開始工作，創造出一個動植物生長所需的環境。在真空、微重力、強輻射、極端溫差的外界條件下，“月面微型生態圈”內將保持1至30攝氏度，以及適當的濕度，并通過光導管引進月球表面自然光線。
植物通過光合作用產生碳水化合物和氧氣，供蠶“消費”；蠶的生長過程則產生出植物所需的二氧化碳和糞便等養料。在“月面微型生態圈”登月的100天里，它將實現微型生態循環。
此次月面生物實驗的目標，是在月球表面實現動植物的一個生命周期。兩種植物將生根發芽，開出月球表面第一朵花。蠶卵則將完成蟲卵孵化、幼蟲生長發育和破繭成蝶的完整生命周期。
跨學科攻關兩年
月球表面第一次開花、第一次破繭成蝶能否成功？謝更新表示，雖然困難重重，但科研團隊信心十足。在生物、環境、材料、能源、光學、通信等多學科專家的共同努力下，經過兩年攻關，技術難點逐一取得突破。
在實驗物種的選擇上，科學家選定了馬鈴薯、擬南芥和蠶。這些動植物的生長周期與“月面微型生態圈”100天的實驗期限較為匹配。再通過生物學家的實驗控制，它們在月面完成生命周期具備了更大的可能性。同時，馬鈴薯還可作為人類太空生存食物來源，實驗價值重大，也是其入選的重要原因。
與去年NASA空間站開出的外太空第一朵花不同，本次“月面微型生態圈”實驗位置距離地球38萬公里，比離地300多公里的國際空間站遙遠得多，所處月面環境也比國際空間站內部復雜得多。
因此，復雜月面環境下的溫度控制和能源供給，也是關乎成敗的最主要技術難點。教育部深空探測聯合研究中心主任設計師張元勛介紹，溫控方面，通過外部保溫層和內置空調來保障；能源方面，白天利用嫦娥四號太陽能電池板整體供電，夜晚通過高能量密度的內置電池供電，以保障空調、照相機和信息傳輸系統的運行。
或將看到“嫦娥”的創舉
“月面微型生態圈”微型照相機每兩小時拍一次照，信息傳輸系統把影像和監測數據傳回地球，科學家們將據此分析動植物生長情況。屆時，全球公眾也能通過直播信號，看到這項月球表面的人類創舉。
謝更新表示，這項實驗極具突破性，如果試驗成功，它將為人類開展地外星球生存提供重要的科學依據。“把‘月面微型生態圈’放得無限大，理論上講，人類也就可以在月球居住了。”
與此同時，這項實驗也將起到廣泛而重要的科普作用。“月面微型生態圈”總指揮，重慶大學副校長劉漢龍表示，希望通過這一實驗項目激發人類探索宇宙的熱情，增強保護地球環境的意識，同時傳播不懈努力、破繭成蝶的中華文化內涵，激發中國人民的民族自豪感和愛國熱情。