揭秘嫦娥四號生物實(shí)驗：曾考慮搭載烏龜
更新時(shí)間：2019-2-27 8:59:41 來(lái)源：人民日報海外版 .
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①月面示意圖。 ②手繪嫦娥四號生物科普實(shí)驗載荷示意圖。
謝更新手捧嫦娥四號生物科普實(shí)驗載荷留影。
月球沿著(zhù)橢圓形軌道，運行至近地點(diǎn)附近時(shí)就會(huì )讓人們覺(jué)得格外大而明亮，被稱(chēng)為“超級月亮”。近日，適逢“超級月亮”當空，全球各地對其關(guān)注度顯著(zhù)上升。而對很多中國人來(lái)說(shuō)，抬頭仰望那輪“超級月亮”時(shí)除了欣賞贊嘆之外，還有發(fā)自心底的牽掛。因為就在那皎潔的明月之上，我們的嫦娥四號正在那里，經(jīng)受著(zhù)月夜超低溫的嚴酷考驗。
月面環(huán)境是可怕的，白天最高溫度高近130攝氏度，最低則低于零下180攝氏度，無(wú)疑是生命的禁區。然而，嫦娥四號自月背軟著(zhù)陸以來(lái)不僅頑強地“生存”下來(lái)，而且成功進(jìn)行了一系列科學(xué)探測活動(dòng)，其中包括進(jìn)行了月面生物科普實(shí)驗，在那個(gè)絕世寂寥的天地間生長(cháng)出第一片綠葉，創(chuàng )造了人類(lèi)月球探測的歷史。
近日，嫦娥四號生物科普實(shí)驗載荷的總設計師、教育部深空探測聯(lián)合研究中心副主任謝更新接受了本報專(zhuān)訪(fǎng)，揭秘了本次實(shí)驗背后鮮為人知的故事。
�、僦荚诩ぐl(fā)探索熱情和環(huán)保意識
嫦娥四號生物科普實(shí)驗最早可追溯到2016年。彼時(shí)，國防科工局、教育部、中國科學(xué)院等聯(lián)合開(kāi)展月球探測載荷創(chuàng )意設計征集活動(dòng)。重慶大學(xué)聯(lián)合教育部深空探測聯(lián)合研究中心提出的“月面微型生態(tài)系統”設計方案從征集活動(dòng)的眾多方案中脫穎而出，成為嫦娥四號搭載項目的中選方案。
該研究中心掛靠重慶大學(xué)，依托重慶大學(xué)的科研平臺，開(kāi)展深空探測領(lǐng)域研究。作為聯(lián)合研究中心核心成員之一，謝更新參與了征集活動(dòng)，并在方案設計中起到特殊重要作用，他后來(lái)也因此被選拔為嫦娥四號生物科普實(shí)驗載荷總設計師。
對載荷設計創(chuàng )意，謝更新回憶說(shuō)：“時(shí)任聯(lián)合研究中心主任鐘志華鼓勵我們開(kāi)拓思路，設計的實(shí)驗要既能推動(dòng)學(xué)科發(fā)展，又能引起大眾關(guān)注宇宙的熱情和激發(fā)保護環(huán)境的意識�！蔽覀冊O計團隊據此進(jìn)行頭腦風(fēng)暴，最終拿出了別具一格的月面生物實(shí)驗的方案�！�
在生物科普實(shí)驗載荷項目的準備過(guò)程中，載荷團隊遇到各種問(wèn)題。他們憑借著(zhù)航天精神，在實(shí)驗物種篩選、罐體工程設計、地面驗證試驗等方面，逐項解決問(wèn)題。
②“我們還考慮過(guò)搭載烏龜！”
嫦娥四號生物科普實(shí)驗載荷搭載了棉花種子、油菜種子、酵母和果蠅卵等。雖然種類(lèi)并不多，但是把這幾類(lèi)從眾多生物物種中選擇出來(lái)并不容易。謝更新介紹說(shuō)，課題組為此花費了兩年時(shí)間，囿于各種因素的限制，期間，選取的物種更換了多次。
蠶卵曾入選為本次實(shí)驗對象。謝更新解釋說(shuō)，理由有兩條：一是人們對其熟識程度高。蠶可謂家喻戶(hù)曉，很多人可能還有養蠶經(jīng)歷。與之相比，人們對果蠅或者酵母就顯得陌生。選蠶更有利于更好地做科普工作。二是文化內涵豐富。中國自古以來(lái)就以絲綢文明天下，古絲綢之路大大促進(jìn)了東西方交往，今天的“一帶一路”倡議也源于此。此外，蠶吐絲、結繭、破繭成蝶象征著(zhù)中華民族實(shí)現蝶變。然而，遺憾的是，由于客觀(guān)條件限制，載荷不具備蠶從破卵到成蝶的周期保障能力，蠶卵選項被迫取消了。
謝更新透露，開(kāi)始階段，工程約束性不是很大，課題組思路很開(kāi)放，甚至考慮過(guò)搭載烏龜，寓意其與玉兔二號賽跑，彰顯中國文化色彩。但是由于尺寸、活動(dòng)空間、氧氣的制約，烏龜也被放棄了。
實(shí)驗科普團隊最終確定圍繞三大目標進(jìn)行物種選擇。一是具有生物實(shí)驗意義，二是達到科普知識的目的，三是向世界展示中國重大工程技術(shù)能力和水平。最終入選的是“棉花種子、油菜種子、擬南芥種子、馬鈴薯、酵母和果蠅卵”。
�、鄱喾矫娑鄬W(xué)科通力合作
嫦娥四號生物科普實(shí)驗載荷匯聚了眾多部門(mén)科研人員的智慧，參與其中的，除了深空探測聯(lián)合研究中心實(shí)驗團隊、重慶大學(xué)的相關(guān)人員之外，還包括來(lái)自湖南大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、中國航天科技集團等高校團隊和企業(yè)團隊，領(lǐng)域涉及機械、控制、環(huán)境、生物、光學(xué)、能源等。
“生物科普實(shí)驗不僅是項研究，而且是工程項目。要實(shí)現工程化，必須要凝聚幾個(gè)核心團隊�！敝x更新教授表示。各專(zhuān)業(yè)團隊分工合作，做好自己承擔的工作。例如，位于山東省煙臺市的航天513所，在實(shí)驗載荷的整機工程化做出了重要貢獻。該所負責控制分系統中控制電路硬件研制、軟件編程、整機裝配及焊裝、熱控實(shí)施和部分環(huán)境試驗。接到任務(wù)后，513所迅速整合所內外資源，組織經(jīng)驗豐富的技術(shù)骨干，開(kāi)展產(chǎn)品研制。這也是該所繼神舟九號之后再一次在太空生物實(shí)驗領(lǐng)域的重要實(shí)踐。
大工程更要出細活。實(shí)驗科普團隊在細節上下足了功夫。在載荷生物的采光方案上，謝更新說(shuō)：“當時(shí)在載荷上有兩種方案，一種是使用白熾燈光，這種技術(shù)已經(jīng)很成熟了；第二種是采用自然光，但是沒(méi)有現成的方案。我們考慮到這次載荷不僅僅只是想做一個(gè)太空生物研究而已。最重要的是向大眾普及生物學(xué)知識，比如說(shuō)在月面的光合作用。所以在載荷上，我們花費了大量的時(shí)間和精力采用了特殊的裝置，以達到使用月面太陽(yáng)自然光的目的，雖然難度大大增加，但意義更大�！�
④豐富成果與國際社會(huì )共享
嫦娥四號登陸月球背面是人類(lèi)第一次，沒(méi)有詳細歷史數據可參考，也無(wú)經(jīng)驗可借鑒。對于實(shí)驗載荷來(lái)說(shuō)也是如此，團隊只能對月背環(huán)境進(jìn)行分析預測，難免有誤差。為盡可能適應軟著(zhù)陸后月背地面溫度，實(shí)驗團隊選擇了耐低溫的和耐高溫的6類(lèi)生物。此舉被證明是非常有遠見(jiàn)的。傳回的數據顯示，軟著(zhù)陸時(shí)，載荷內溫度達30多攝氏度，而此前預測的溫度是20攝氏度。喜溫耐熱的棉花種子順利完成了高溫下發(fā)芽生長(cháng)的過(guò)程，摘下了“月球第一片嫩芽”的桂冠。
受重量3千克的約束，載荷還需要包括罐體、水、土壤等必需品，所能承載的資源非常有限。對實(shí)驗載荷的圖像捕捉只能通過(guò)兩部傻瓜相機傳回的照片來(lái)實(shí)現。特殊的環(huán)境對相機在抗輻射、抗高低溫、抗震動(dòng)、真空等方面提出了異�？量痰囊�，使得其功能盡可能簡(jiǎn)單，比如沒(méi)有調焦等功能，也不能移動(dòng)。
謝更新透露說(shuō)：“專(zhuān)家在分析兩部傻瓜相機拍攝傳回的照片時(shí)，高度懷疑其他種子也發(fā)芽了，果蠅卵也可能發(fā)育孵化了。但是圖片中只有棉花發(fā)芽是非常清楚的，所以經(jīng)過(guò)審慎考慮，我們只對外公布確認了棉花種子發(fā)芽。雖然略有遺憾，但是載荷團隊仍然收獲頗豐�！�
謝更新說(shuō)，實(shí)驗載荷團隊向公眾發(fā)布了數張實(shí)驗圖片，還有近400張正用于科學(xué)研究，揭示種子在微重力、高輻射、高真空、高溫差的特殊環(huán)境下，生長(cháng)發(fā)芽的特點(diǎn)。
“當然，這些數據是開(kāi)放的，歡迎外國同行合作研究，為人類(lèi)更好認識和利用月球環(huán)境創(chuàng )造條件。目前，歐美、中國都有建設月球基地的規劃，其中必然涉及生物活動(dòng)。這次實(shí)驗是一次重要的數據和經(jīng)驗技術(shù)的積累，為未來(lái)月球基地的建設奠定研究基礎�！敝x更新最后表示。（賴(lài) 杰）
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①月面示意圖。 ②手繪嫦娥四號生物科普實(shí)驗載荷示意圖。
謝更新手捧嫦娥四號生物科普實(shí)驗載荷留影。
月球沿著(zhù)橢圓形軌道，運行至近地點(diǎn)附近時(shí)就會(huì )讓人們覺(jué)得格外大而明亮，被稱(chēng)為“超級月亮”。近日，適逢“超級月亮”當空，全球各地對其關(guān)注度顯著(zhù)上升。而對很多中國人來(lái)說(shuō)，抬頭仰望那輪“超級月亮”時(shí)除了欣賞贊嘆之外，還有發(fā)自心底的牽掛。因為就在那皎潔的明月之上，我們的嫦娥四號正在那里，經(jīng)受著(zhù)月夜超低溫的嚴酷考驗。
月面環(huán)境是可怕的，白天最高溫度高近130攝氏度，最低則低于零下180攝氏度，無(wú)疑是生命的禁區。然而，嫦娥四號自月背軟著(zhù)陸以來(lái)不僅頑強地“生存”下來(lái)，而且成功進(jìn)行了一系列科學(xué)探測活動(dòng)，其中包括進(jìn)行了月面生物科普實(shí)驗，在那個(gè)絕世寂寥的天地間生長(cháng)出第一片綠葉，創(chuàng )造了人類(lèi)月球探測的歷史。
近日，嫦娥四號生物科普實(shí)驗載荷的總設計師、教育部深空探測聯(lián)合研究中心副主任謝更新接受了本報專(zhuān)訪(fǎng)，揭秘了本次實(shí)驗背后鮮為人知的故事。
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該研究中心掛靠重慶大學(xué)，依托重慶大學(xué)的科研平臺，開(kāi)展深空探測領(lǐng)域研究。作為聯(lián)合研究中心核心成員之一，謝更新參與了征集活動(dòng)，并在方案設計中起到特殊重要作用，他后來(lái)也因此被選拔為嫦娥四號生物科普實(shí)驗載荷總設計師。
對載荷設計創(chuàng )意，謝更新回憶說(shuō)：“時(shí)任聯(lián)合研究中心主任鐘志華鼓勵我們開(kāi)拓思路，設計的實(shí)驗要既能推動(dòng)學(xué)科發(fā)展，又能引起大眾關(guān)注宇宙的熱情和激發(fā)保護環(huán)境的意識�！蔽覀冊O計團隊據此進(jìn)行頭腦風(fēng)暴，最終拿出了別具一格的月面生物實(shí)驗的方案�！�
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②“我們還考慮過(guò)搭載烏龜！”
嫦娥四號生物科普實(shí)驗載荷搭載了棉花種子、油菜種子、酵母和果蠅卵等。雖然種類(lèi)并不多，但是把這幾類(lèi)從眾多生物物種中選擇出來(lái)并不容易。謝更新介紹說(shuō)，課題組為此花費了兩年時(shí)間，囿于各種因素的限制，期間，選取的物種更換了多次。
蠶卵曾入選為本次實(shí)驗對象。謝更新解釋說(shuō)，理由有兩條：一是人們對其熟識程度高。蠶可謂家喻戶(hù)曉，很多人可能還有養蠶經(jīng)歷。與之相比，人們對果蠅或者酵母就顯得陌生。選蠶更有利于更好地做科普工作。二是文化內涵豐富。中國自古以來(lái)就以絲綢文明天下，古絲綢之路大大促進(jìn)了東西方交往，今天的“一帶一路”倡議也源于此。此外，蠶吐絲、結繭、破繭成蝶象征著(zhù)中華民族實(shí)現蝶變。然而，遺憾的是，由于客觀(guān)條件限制，載荷不具備蠶從破卵到成蝶的周期保障能力，蠶卵選項被迫取消了。
謝更新透露，開(kāi)始階段，工程約束性不是很大，課題組思路很開(kāi)放，甚至考慮過(guò)搭載烏龜，寓意其與玉兔二號賽跑，彰顯中國文化色彩。但是由于尺寸、活動(dòng)空間、氧氣的制約，烏龜也被放棄了。
實(shí)驗科普團隊最終確定圍繞三大目標進(jìn)行物種選擇。一是具有生物實(shí)驗意義，二是達到科普知識的目的，三是向世界展示中國重大工程技術(shù)能力和水平。最終入選的是“棉花種子、油菜種子、擬南芥種子、馬鈴薯、酵母和果蠅卵”。
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大工程更要出細活。實(shí)驗科普團隊在細節上下足了功夫。在載荷生物的采光方案上，謝更新說(shuō)：“當時(shí)在載荷上有兩種方案，一種是使用白熾燈光，這種技術(shù)已經(jīng)很成熟了；第二種是采用自然光，但是沒(méi)有現成的方案。我們考慮到這次載荷不僅僅只是想做一個(gè)太空生物研究而已。最重要的是向大眾普及生物學(xué)知識，比如說(shuō)在月面的光合作用。所以在載荷上，我們花費了大量的時(shí)間和精力采用了特殊的裝置，以達到使用月面太陽(yáng)自然光的目的，雖然難度大大增加，但意義更大�！�
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嫦娥四號登陸月球背面是人類(lèi)第一次，沒(méi)有詳細歷史數據可參考，也無(wú)經(jīng)驗可借鑒。對于實(shí)驗載荷來(lái)說(shuō)也是如此，團隊只能對月背環(huán)境進(jìn)行分析預測，難免有誤差。為盡可能適應軟著(zhù)陸后月背地面溫度，實(shí)驗團隊選擇了耐低溫的和耐高溫的6類(lèi)生物。此舉被證明是非常有遠見(jiàn)的。傳回的數據顯示，軟著(zhù)陸時(shí)，載荷內溫度達30多攝氏度，而此前預測的溫度是20攝氏度。喜溫耐熱的棉花種子順利完成了高溫下發(fā)芽生長(cháng)的過(guò)程，摘下了“月球第一片嫩芽”的桂冠。
受重量3千克的約束，載荷還需要包括罐體、水、土壤等必需品，所能承載的資源非常有限。對實(shí)驗載荷的圖像捕捉只能通過(guò)兩部傻瓜相機傳回的照片來(lái)實(shí)現。特殊的環(huán)境對相機在抗輻射、抗高低溫、抗震動(dòng)、真空等方面提出了異�？量痰囊�，使得其功能盡可能簡(jiǎn)單，比如沒(méi)有調焦等功能，也不能移動(dòng)。
謝更新透露說(shuō)：“專(zhuān)家在分析兩部傻瓜相機拍攝傳回的照片時(shí)，高度懷疑其他種子也發(fā)芽了，果蠅卵也可能發(fā)育孵化了。但是圖片中只有棉花發(fā)芽是非常清楚的，所以經(jīng)過(guò)審慎考慮，我們只對外公布確認了棉花種子發(fā)芽。雖然略有遺憾，但是載荷團隊仍然收獲頗豐�！�
謝更新說(shuō)，實(shí)驗載荷團隊向公眾發(fā)布了數張實(shí)驗圖片，還有近400張正用于科學(xué)研究，揭示種子在微重力、高輻射、高真空、高溫差的特殊環(huán)境下，生長(cháng)發(fā)芽的特點(diǎn)。
“當然，這些數據是開(kāi)放的，歡迎外國同行合作研究，為人類(lèi)更好認識和利用月球環(huán)境創(chuàng )造條件。目前，歐美、中國都有建設月球基地的規劃，其中必然涉及生物活動(dòng)。這次實(shí)驗是一次重要的數據和經(jīng)驗技術(shù)的積累，為未來(lái)月球基地的建設奠定研究基礎�！敝x更新最后表示。（賴(lài) 杰）
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