给人类在月球上建一个家-记全国五一巾帼奖章、北京航空航天大学教授、“月宫一号”总设计师、首席科学家刘红论文

给人类在月球上建一个家
——记全国五一巾帼奖章、北京航空航天大学教授、“月宫一号”总设计师、首席科学家刘红

□本刊记者张威

2018年5月15日9时许,在众人的热烈掌声中,封闭了整整370天的“月宫一号”实验舱舱门缓缓打开。4位“航天员”踏出舱门。他们手里还拿着亲手在“月宫”里种植收获的大豆、油菜、胡萝卜、西红柿等粮食蔬菜水果。至此,“月宫一号”圆满完成了世界上时间最长、闭合度最高的模拟实验“月宫365”实验。

追逐梦想注定要奋斗。“月宫一号”从2004年启动研究,到2018年5月成功完成世界上时间最长、闭合度最高的模拟实验,为在“月宫一号”里架起堪与地球媲美的“微型生物圈”。当问到“是什么动力支撑刘红走到今天?”她的回答却很简练——为了航天梦,为了月球梦,为了给人类在月球上建一个家。

“我这辈子就要做这个”

“孩子在不同阶段会有不同的兴趣和尝试。”回顾自己的成长经历,除了孩提时代对“月宫”的憧憬,刘红还曾有过侠客梦、裁缝梦、演员梦……不过,在刘红看来,一个人选择什么专业,做什么事需要很多的“机缘巧合”。对自己而言,2004年,来到北京航天航空大学,担任生物与医学工程教授,着手研究“月宫一号”的核心技术——“生物再生生命保障系统”,就是重启孩提时代星空梦想的“机缘”。

这个“星空梦想”真的很遥远。因为,一切都要从零开始。刘红教授一遍遍做实验,同时如饥似渴地大量翻阅俄文文献,从有限的相关材料中发现的每一点“蛛丝马迹”都能让她兴奋。当看到前苏联在20世纪70年代研发出的“生物再生生命保障系统”,刘红的心如同被撞到一般,她终于找到了自己的兴奋点:我这辈子就要做这个!实验若能实现高度闭合、甚至完全闭合,人类在地外生存就会解决时间、资源等一系列问题。自此,刘红和团队开始了漫长的探索之旅。

在满足远景新增110 MW负荷需求及单台机组或柔直单极的备用容量情况下,从投资费用F最低的角度出发,建立考虑1回80 MW容量的柔直和天然气供电方案的整数规划模型如下:

在这个鲜有人关注的领域钻研十几载,刘红不觉得苦。她总说:“有梦想的人是幸福的。”而在生物再生生命保障技术领域孜孜以求地不停探索,就是她的“幸福”。

从“人—植物”的二环系统到“人—植物—动物—微生物”的四环系统,绝不只是数字的变化。为了试验成功,刘红和她的团队走了整整10年。十年辛苦不寻常,是日复一日的辛苦与繁复,它细微到一个公式、一粒种子。刘红的孜孜以求,让她从一个人和不到10平米的实验室,到成就了“我国第一个,世界上第三个生物再生生命保障试验系统”,个中滋味惟有她自己最清楚。

2018年5月15日,这是值得铭记的日子。为期370天的“月宫365实验”圆满完成,舱内乘员志愿者生存所需氧气和水100%由“月宫一号”的系统循环再生供给,80%以上的食物(包括粮食、蔬菜、水果和动物蛋白也是由系统内循环再生),系统总闭合度达98%,刘红他们建立的系统的技术指标做到了世界最好。

从一个当初没有多少人看好的梦想,到最终打破世界纪录,刘红坦言,最艰难的时刻就是2009年到2010年之间。当时,他们在小场地里能做的实验已经完成了,需要一个比较大的场地做系统实验。放眼自己所在的学院,可能连5平方米的场地也没有,校园里的场地也紧张。一次跟着校长出访俄罗斯时,她提前彩打了十几份PPT,利用去机场路上大堵车的间隙,她把PPT分发给同行的校领导,并介绍自己所做的成果,想要争取场地支持。

“月宫”出舱,105天和370天

2014年5月20日,对于刘红来说注定是一个不平凡的日子。就在这一天,刘红的“月宫一号”成功结束了长达105天的3人密闭试验,这也是中国首次长期多人密闭试验,但前期准备的甘苦寂寞恐怕不足与外人道。她形容自己性格“倔强”,定下的目标一定要达到。

刘红打造的“月宫一号”是类似地球生物圈的小型生态系统——生物再生生命保障系统,它是“人—植物—动物—微生物”构成的物质循环再生系统,具备长期安全可靠地循环再生人类生存必需的氧气、水和食物,并对其废物进行有效处理再利用的能力,只有这个系统才能保障人类在外太空的密闭空间长期自治生存。

参观完俄罗斯的密闭实验系统,刘红瞅准机会,立下军令状,“如果给我500平方米,我给你做出来一个比这个好至少两倍以上的。”连俄罗斯的一位院士也说:“在中国挑合作伙伴,我只跟刘红老师,我认可她!”

1.3.2 水稻种植管理。6月底,将虾塘的成虾捕捞90%后,排水,将剩余的虾都排到环沟内,田面留低于5 cm的水层,施有机肥225~300 kg/hm2,翻耕、拉平。

为了解决循环系统中最关键的一环——植物舱,刘红没少跟有生命的植物打交道,实验自然也要依着这些活物的“性子”来。比起叶菜植物,粮食作物的生长周期要长很多,花生大约是120天。最初栽培时,由于花生不能24小时接受照光,刘红还特意在它们和种植小麦的培养间中间打了隔断。时间一天天过去,花生长势很不错,绿油油的叶子格外茂盛,可却迟迟没有开花。研究人员每天到实验室的头一件事就是看看日思夜想的小黄花是否冒头,可每次都是失望而归。她仔细检查了每一个实验步骤,始终百思不得其解。直到有一天,他们发现隔断另一边投射过来的几束光,这才找到了“元凶”。2个月的精心培育功亏一篑,实验还得从头开始。不过这一次,花生种子们被他们请进了独立的“小单间”。

在刘红的眼中,科研与科幻有类似之处,想人之不敢想,想人之未曾想;也有着巨大的不同,因为科研不会如科幻小说般,有惊心动魄的场景。科研是一个细水长流的过程,解决一个问题,再去解决下一个问题,踏踏实实,严谨细致,坚持不懈。

要杜绝“过得去”的思想。一定要切实提高质量意识,严格质量管理程序,层层负责,层层把关。每一个检修项目都要逐个认真检修确认,对质量不达标的限期整改,对造成损失的严肃处理,坚决克服只顾眼前、不顾今后,“嘴巴上严格,行动上软塌”的不良倾向。

最终,“月宫一号”得以在北航新出楼西侧扎根。经过升级后,如今的“月宫一号”由1个综合舱和2个植物舱组成,总面积160平方米,总体积500立方米,可实现4人所需的全部氧气和水、大部分的食物在系统内循环再生。

实验成功后,刘红体会到了生命中“极大的满足感”,“那一刻,觉得这一生过得真值。”可过程的煎熬恐怕只有刘红自己才能知道,除了实验本身的370天,加上预实验和启动实验,前后历时400多天,那400多天她几乎天天做噩梦,“总是怕哪个地方万一没有想周到出点什么问题,就是各种噩梦、各种噩梦。”

俄罗斯一位同行、一位很有威望的院士在参观“月宫一号”后,于留言簿上写下:“以前,我们是 ‘生物再生生命保障系统领域’的中心,现在,这个中心在转移。” 美国航天局的该方向的首席专家在发表的论文中说:“‘月宫一号’做到了目前世界上最高的闭合度和生物多样性”。

将“科幻”做成科学

植物栽培是个长期动态过程,它们可不会跟着人类的法定假日“休息”。因此,实验室一直要有专人照看它们,定时测试取样,配制营养液……可以说,包括春节在内的各种假期,刘红和她团队的成员从没休息过。凭着这股干劲儿,刘红不断攻克了“月宫一号”生命保障系统中的难关,为最终完成这次高闭合度集成试验奠定了坚实的理论和实践基础。

通过对我国国有企业组织机构的了解,部分国有企业法人治理结构方面无法与现代化企业制度的要求相吻合,特别是在职位的任用上不利于企业内部管理层优势的充分发挥,从而造成限制了企业的全面发展。在人力资源管理上,部分国有企业并未配备专门的从事人力资源管理的工作人员,从而造成在人才选拔机制上缺乏有效的晋升机制。另外,作为国有企业的经营管理者管理理念比较滞后,很多国有企业存在“重经营、轻管理” 的理念,造成企业管理层对内部控制系统缺乏必要的认识。

“我把科幻做成科学,十几年来,乐此不疲,躬耕不辍!为了实现梦想历尽艰辛,但矢志不移,苦且快乐着。”刘红一再提倡做科研,一定要具有“有梦想、有热情、有豪情、有勇气、有干劲、有担当”的“六有”精神,而这其中有梦想是关键。记得在2014年,刘红和她的团队完成第一次长期有人密闭实验,一位俄罗斯科学院院士来访问她,“欧洲某组织投入那么多人和钱,25年了还没有做出来,你一个女性,从零开始,从1个人开始到现在也就30来个人吧,怎么10年就能做到了呢?”刘红很认真地告诉他,“他们为什么没做出来我不好说,我们能做出来是因为,这不只是工作,这是我们的梦想。为了实现梦想,有条件要做,没有条件也要想尽办法创造条件去做。”

他重新回到屋子,望了眼床上女孩的脸。女孩闭着眼睛,脸上带着甜甜的笑,露着两个浅浅的酒窝,像一个熟睡中的婴儿。

刘红总说,自己最大的梦想就是:有一天,人类能在遥远神秘的外太空也能很好地生存,有氧气、有水、有食物。或许在一些人看来,这些事情距离现实还很遥远,但这就是她的坚持,作为科研工作者的坚持,一份瞩目于未来的坚持。

从“月宫一号”关键理论和技术攻关、关键设备研制,到系统集成设计、建设阶段现场技术指导和质量监督,再到长期有人密闭实验,“月宫一号”的研究从2004年开始至今,15年来很多青年才俊都投入到了这项工作中。“这次实验有人出名了,有的人没有出名,有的人留给这项事业的影像,永远是一个背影。但是大家都一样高兴,为什么?因为我们不是为了出名,而是为了梦想!”刘红说。

本文在借鉴相关研究结果的基础上,对当前湖南省城市化与生态环境的耦合协调发展阶段与状态进行研究分析,并提出了相关的改善措施,对推进湖南省新型城市化建设,提高省域内城市化与生态环境协调度具有一定的借鉴意义。但由于城市化与生态环境内部各要素之间交互耦合关系较为复杂,无论是在构建指标体系方面,还是研究方法及模型运用等方面难免存在不足与缺陷,仍需深入研究。同时,关于城市化与生态环境耦合关系、相关性的研究方法还有很多[20],如数据包络分析法、德尔菲法、生态足迹法等等,本文由于数据限制,目前的指标体系还很难全面刻画城市化与生态环境的全部内涵,更为全面、合理的指标体系的构建值得进一步探讨。

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