董海霞（北京）

進軍地外生存生命保障系統(tǒng)

一座名為“月宮一號”的白色圓頂建筑，靜靜地佇立在北京航空航天大學校園一角。這是一個能與地球媲美的“微型生物圈”。由一個綜合艙和兩個植物艙組成，總面積160平方米、總體積500立方米，可循環(huán)再生人類生存所需的氧氣、水和食物。整個系統(tǒng)可滿足四人長期高閉合度的生命保障需求，開展各種科學實驗研究。

走進這座神秘的建筑，透過植物艙舷窗望去，一排排架子排列井然;在LED燈的照射下，架子上的植物綠意盎然，間或點綴著紅色或黃色的果實……

自2013年以來，北京航空航天大學生物與醫(yī)學工程學院教授劉紅，每天都帶著學生在里面緊張地忙碌著……

“我最大的夢想，就是讓人類無論是在荒漠、極地，還是外太空，都能很好地生存?！睘榱诉@個夢想，劉紅數十年如一日，緊張地忙碌著。

2003年，我國的航天事業(yè)翻開了嶄新的一頁，神舟五號載人飛船成功發(fā)射并返回。由此，一個問題擺在了科學家面前：在近地軌道，宇航員賴以生存的物資可全部攜帶;如果人類進行更長時間、更遠距離的太空探索，靠攜帶供給，或由地面補給，費用昂貴且技術上難實現。

這一難題該如何解決？

“地外生命保障系統(tǒng)”。一個新的研究方向在劉紅腦海中一躍而出。

“在當時看來，這是一個遙遠的夢。很多人不理解，覺得還只是科幻。”劉紅卻說：“科學家就是要關注10年、20年乃至百年后的技術需求。放眼國際，一些國家已陸續(xù)開展相關研究，中國人要在這個領域做出更多貢獻，甚至成為國際領先。”

數百年來，人類對地外星體的探索熱情，從未熄滅過。劉紅說她“時刻準備著，為進入外太空的人類提供足夠的生命補給?！?/p>

憑著這股勁兒，在前蘇聯“人—植物”的“兩生物鏈環(huán)”地外生命保障系統(tǒng)的基礎上，劉紅打造了“人—植物—動物—微生物”的“四生物鏈環(huán)”。

從“二”提升到“四”，絕不只是數字的變化。要解決的，有供人食用的“動物蛋白”問題，還有負責廢物處理的“微生物”問題——這是業(yè)內公認的兩個技術難題。

月宮一號艙內實驗

經過反復研究、實驗，劉紅團隊在1000多種可食用昆蟲中，精選出富含蛋白質的黃粉蟲;在種類眾多的微生物中，找到生存在寒冷山洞或極熱高溫地帶、在人體體溫條件下無法生存的微生物。技術難點由此突破。

從夢想到勝利

2018年5月15日，這個看似平凡的日子，不僅在女科學家劉紅的生命里留下重重一筆，在中國探索地外生命保障系統(tǒng)史上也是一座里程碑。

上午9時許，備受關注的“月宮一號”緩緩開啟艙門，4位志愿者微笑著走出“月宮”，手里還拿著親手種植的大豆、小麥、胡蘿卜、西紅柿、草莓等。

在經歷了370天的“月宮”生活后，此次在“月宮一號”內進行的世界時間最長、閉合度最高的模擬實驗“月宮365”獲得圓滿成功。

“月宮一號”從一個人到一支隊伍，從一間辦公室到一個實驗空間，從一個夢想到一次偉大的勝利。這個跨越，用了整整10年。

劉紅教授團隊的這項研究始于2004年，2013年10月研制成功，2014年就完成了持續(xù)105天的我國首次長期高閉合度集成試驗，標志著我國成為了繼俄羅斯、美國之后，第三個掌握了該技術的國家，也標志著世界上首個由“人——動物——植物——微生物”構成的四生物鏈環(huán)人工閉合生態(tài)系統(tǒng)的成功建立。

據劉紅教授介紹：“365+5天的世界上時間最長的“月宮365”實驗，閉合度水平超越了月宮團隊2014年創(chuàng)造的世界紀錄，達到了98%。”

為期370天，系統(tǒng)閉合度高達98%，只有2%的外部供給，其余均為系統(tǒng)內自給自足、循環(huán)再生，這為極端條件下人類的生命補給提供了可能，也標志著我國在生物再生生命保障技術領域達到世界尖端。

目前，實驗雖取得巨大突破，但仍停留于地面試驗。讓生命保障系統(tǒng)真正適應地外環(huán)境，還需進一步研究在空間環(huán)境下，如月球、火星表面以及微重力條件下的相關表現，通過對比來獲得矯正參數和矯正模型。

劉紅團隊一邊等待可以將生命保障系統(tǒng)帶到地外環(huán)境測試的合適機會，一邊拓展系統(tǒng)在地面極端條件下的應用性?！氨热纾诟咴?、極地、島礁、深海、深地等具有重要國防或科研價值的極端環(huán)境，或者應用于現代農業(yè)、環(huán)境保護與生態(tài)科學研究當中。目前，青海無人區(qū)的一個在建科考站，正委托我們?yōu)槠渑鋫渖Ｕ舷到y(tǒng)?！眲⒓t說。

“做科研，要有科學家的精神與追夢人的情懷。”這是她對學生最常說起的一句話。

在劉紅看來，科研與科幻有類似之處，想人之不敢想，想人之未曾想。但相比于科幻的驚心動魄，科研更像是一個細水長流的過程。一輩子把科幻做成科學，她躬耕不輟……

夢想源于責任

粉色燈光背景，一個種滿植物的密閉艙，一名志愿者正在進行科學實驗——這幅照片，曾在2017年同“北美日全食”等一道入選英國《自然》雜志年度最佳科學圖片。照片的背景就是“月宮一號”。

時間回溯至2004年。劉紅團隊從一個人、一張桌開始，零起步系統(tǒng)開展生物再生生命保障系統(tǒng)理論和技術研究。在這項技術應用到空間之前，需要構建地基模擬實驗驗證系統(tǒng)，建立系統(tǒng)集成理論，進行系統(tǒng)運行調控技術研究。中間有太多需要耐得住寂寞、克服困難的時刻，也有不少需要豁得出去、殺伐決斷的時分。

2009年到2010年間，劉紅團隊在小場地里能做的實驗已經完成，需要一個升級版的大場地做系統(tǒng)實驗。放眼自己所在的學院，連幾平米都難尋，校園場地也并不寬裕。劉紅跟同事商量，想了個主意。

在一次跟校長同事們走訪俄羅斯時，她提前打印了厚厚十幾份方案PPT，沉甸甸放進書包，時刻背著，就等那個恰好時機，把數年成果和當下最直接的困難呈現給校長同行。左等右等，直到從莫斯科飛西伯利亞前幾個小時，機場路大堵車的時間，在大巴車里，劉紅把一份份PPT分發(fā)了出去，向大家介紹她的想法方案……

當時走訪團的行程就是去參觀俄羅斯的密閉實驗系統(tǒng)，北航校領導看到俄羅斯的裝備后贊嘆不已。劉紅鼓足勇氣跟校長說，“如果給我場地，我能做出比這個更好的！”

盡管當時雄心勃勃，內心里，劉紅也比較忐忑，但想到美國、俄羅斯等已經在此領域前進了一大步，她覺得中國決不能落后，也要迎頭趕上，最好超越他們。

恰逢俄羅斯一位與劉紅合作多年的院士，也添了把柴，“在中國挑合作伙伴，我就認可劉紅老師。”當時兼任現場俄語翻譯的劉紅，也沒好意思把這直白的贊美翻譯出來……

不過回來之后，場地問題的解決被納入日程。最終，在北航新主樓西側，神秘的“月宮一號”拔地而起。

2013年10月，劉紅團隊集成取得的理論和技術，研制出地基綜合實驗系統(tǒng)“月宮一號”，當時包括一個綜合艙和一個植物艙，總面積100平方米，總體積300立方米，可滿足3人生命保障需求。

2014年成功完成3人105天長期密閉實驗，演示驗證了所建立的系統(tǒng)設計方法和運行調控技術的可行性，這標志著我國從無到有建立了自主知識產權的外太空長期生存核心技術——空間生物再生生命保障技術。

實驗成功后，劉紅說自己體會到生命中“極大的滿足感”，“那一刻，覺得這一生過得真值?！?/p>

但帶來滿足感的美妙，未停止在此。2018年第二次進階性實驗的圓滿完成，帶給劉紅的，除了眾多待解的新數據和新課題，還有一種實實在在的民族責任感和科學家的使命感。

劉紅說，未來希望微型化的“月宮一號”可以在月面、火星表面開展小型生物再生生命保障系統(tǒng)試驗，通過天地對比分析，獲得矯正參數和模型，為未來應用于人類探測月球、火星打下堅實的技術基礎。

30年磨一劍

把科幻當成科學，不是一時沖動，也并非心血來潮。

對劉紅來說，這一壯舉，是涵養(yǎng)30年，歷時20年，一朝夢圓的完美結局。

兒時就喜歡看月亮、數星星的劉紅并未想到，自己一輩子會從事和星空有關的研究。

1983年劉紅面臨高考，家人想讓她讀個路徑明確的醫(yī)科，但看起來很乖巧安靜的劉紅，竟然要去讀環(huán)境保護。一方面她覺得這個專業(yè)很“酷”，另一方面，“喜歡干凈。就是想要改變家鄉(xiāng)垃圾隨意堆、污水遍地潑的狀況?！?/p>

因為小時候前蘇聯電影看了不少，高考時外語就選了俄語，更因為學術基本功扎實，1989年，劉紅獲得公派去莫斯科大學留學的機會，以“環(huán)境保護和自然資源合理利用”為研究方向。

當時的蘇聯正處在動蕩和變化中，環(huán)境中交織著各種前所未見的元素，每個身處在那個環(huán)境的人，都在重新定位自己的選擇和方向。來自不同國家的留學生，有的暫停學業(yè)開始“帶貨”做生意，有的開始重新思考研究方向……劉紅并非沒有感受到外在誘惑和沖擊，不過她幾乎就“沒往那些地方想過”。

老老實實地做好本分，踏踏實實地做好學問，是她一貫的作風。劉紅兼職也只做耗時長報酬少的學術翻譯，“因為國家公派我們出來，就是想讓我們學到真本領，不想辜負這種期望。”

她說自己當時沒有什么宏大計劃想法，只是單純要對的起國家對留學生的付出和期待。她甚至還記得當時國家給公派留學生“置裝費”的往事，“這種對于學子事無巨細的關照，怎么能辜負？”

這段莫斯科留學經歷，除考驗了劉紅的學術定力，還找到了方向——讀博期間，劉紅曾在一個咸水湖做過調研。受人類活動的影響，這個原本的淡水湖水源越來越少，加上半沙漠地區(qū)蒸發(fā)量高、降水量少，最終變成了接近海水的咸水湖。刮起風來，“鹽沙塵暴”肆虐，很多良田變成鹽堿地。

調研結束后，劉紅堅定了將研究生命保障系統(tǒng)作為志業(yè)的決心，“地球生物圈就是人類的生命保障系統(tǒng);盡管它很龐大，但也很脆弱。如果不愛護，也可能會消亡。研究保護地球生命保障系統(tǒng)，十分必要?！?/p>

1994年在莫斯科大學拿到博士學位后，劉紅回國，先后在中國農業(yè)大學和北京師范大學工作，研究范圍包括農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)和城市污染處理技術，而這些側重點的不同，也恰好對應了“月宮一號”中對于循環(huán)再生各個環(huán)節(jié)的需求。

直到最終落腳北京航空航天大學，劉紅正式推開了地外生命保障系統(tǒng)研究的大門?！耙原h(huán)境保護為出發(fā)點，以構建人類生命保障系統(tǒng)為落腳點——我30多年的科研歷程，如同安排好了一般?；厥啄?，走過的每一步，都是對未來的積淀?！?/p>

“月宮365”實驗，對于艙內幾個實驗者而言，壓力不言而喻。他們每天都有任務在身，早上7點到晚上7點均有規(guī)定日程，休息時間也有一定要求，活動場地受限。對于他們的心理狀態(tài)，劉紅想得周密，在“月宮一號”監(jiān)控室，劉紅組織團隊成員值班，24小時值守，陪伴志愿者，“陪伴就是一種支持和鼓勵”。

2018年年初的春節(jié)，她帶領團隊成員和艙內志愿者一起堅守科研任務，過大年，還細心地同大家在“月宮”內外同步包上了餃子。

而其實，月宮這項實驗本身，也絕非僅僅是生物、數學、物理、環(huán)境等科學學科的簡單集成。對每一個志愿者生活細節(jié)的考慮，對于他們心理情緒變化的把握，都需要一點點細細推敲琢磨。實驗期間，劉紅幾乎每天都會出現在監(jiān)控室，她時而是“蒙娜麗莎的笑”，時而是教授的緊縮眉頭，時而是舒展的按部就班，那些表面平靜下內心的細密潮涌、緊張、焦慮，就自己一人，慢慢消化。

“月宮讓我體會到，有些很簡單的東西，其實又不那么簡單。比如我們呼吸的空氣構成，為什么總是能恒定的氧氣含量呢。日常我們不會考慮這些貌似很簡單的東西，真到了要思考生存、搭建生命保障體系的時候，就會再鄭重地考慮這些簡單的不簡單。”在劉紅看來，科學工作者，就是要做永遠思考不停的有心人。

如今，“月宮365”實驗已經結束一年有余。劉紅的日常，依舊被“月宮一號”填滿。團隊也緊密“圍繞”在“月宮一號”周圍，繼續(xù)緊張?zhí)幚磉^去實驗取得的大量數據和新的延伸項目。

她已經和“月宮一號”緊緊連在了一起?？茖W家最好的標簽，永遠是他/她的研究成果。

敢為人先，也為劉紅團隊帶來數不勝數的表揚鼓勵：“2014北京榜樣”特別獎，“新中國65年十大引智成果”之一，2015年度“中國高等學校十大科技進展”，2019年“中國青年五四獎章集體”……個個分量十足。

認真履職的好“社員”

1996年，劉紅加入九三學社。談及因由，多半還是實誠?！耙驗槲矣X得九三學社民主、科學的精神我真正能夠領悟，也真正有信心踐行的。能做到的，我去做?！本湃脚_給了劉紅另一方天地，九三學社北航支社主委的經歷給了她許多做好參政議政、社會服務、組織建設的經驗。

在九三學社多層組織和北航的支持下，劉紅參與科普事業(yè)也越來越有心得，近幾年更是樂在其中。她編著出版的面向大中小學生的《太空生存》科普書籍，在月宮一號為小學生、中學生講解生命保障系統(tǒng)的脈絡構成……

這種傳播科學中一個理念，傳達一種科學意識，甚至是表現一種科學感覺的活兒，劉紅樂在其中。一次去上海為小朋友做的科普活動上，一個“小豆丁”一直主動去摸劉紅的手，大概只是想確定“科學家是真的”這件事，劉紅回想起來心還是暖融融。

這件事也讓劉紅意識到，具象的科學家對于幼小孩童可以形成的溫柔沖擊，“幫他們種下一顆小小的科學種子”?！八钥破者@件事，是將知識深入淺出的輸出過程，也是一種深刻強烈的情感回饋?！?/p>

這是劉紅的專業(yè)，是劉紅的細膩，也是她的真實。

自從當選為北京市政協委員，海淀區(qū)政協常委以后，劉紅多了建真言獻良策的寬闊渠道。未經實驗的數據不經一用，未經實踐的論據不值一提，劉紅用做好科學的方法來做提案，用嚴謹的數據和論據為建言做基礎。這兩年，事關科學，關于科普教育，關于北京市科技管理、項目驗收時限等，劉紅依據切身體會，也講了很多。這件事從發(fā)端來說，也是一種責任感——“被信任所以才有這種身份，所以不能辜負那些等著你發(fā)聲的人。”