“月面”第一片綠葉是這樣長出的

總設計師是湖南人

2019年1月3日10時26分，“嫦娥四號”探測器成功著落在月球背面，中國由此成為世界上第一個登陸月球背面的國家。據悉，此次月球登陸任務是人類首次在月球表面開展生物學實驗。1月15日，重慶大學宣布，隨“嫦娥四號”登陸月球背面的生物科普試驗載荷（以下簡稱科普載荷）中，棉花種子成功發芽。

生物實驗在一個重3公斤的“罐子”里進行。這個“罐子”叫科普載荷，由重慶大學牽頭研制，2016年底被最終確定為此次搭載項目之一。科普載荷里有個“月面微型生態圈”，放有6名“神秘旅客”，即馬鈴薯、油菜、棉花、擬南芥、果蠅、酵母。這個“月面微型生態圈”的總設計師是——教育部深空探測聯合研究中心副主任、重慶大學先進技術研究院院長謝更新教授。

謝更新是湖南隆回巖口鎮人，在湖南大學完成本科、碩士、博士學習，之后到美國加州大學伯克利分校做博士后研究。“在之前的學術生涯中，一直以來都是內心的科研追求在鼓舞著我。”謝更新說。

實驗面臨五大困難

在月球上進行生物生長試驗，這是人類首次。面臨諸多困難。謝更新介紹說主要有：一是從地球到月球有極大的重力變化。月球上的重力只有地球重力的1/6，在發射、著陸等過程中，會給科普載荷帶來嚴峻的力學考驗;二是月球的晝夜間有300多度的溫差，如何控制科普載荷里的溫度;三是科普載荷需在西昌發射場先靜置2個月，還要在太空飛行一個月左右時間，但必須在著陸月球后才能放水進行試驗;四是對登月生物物種的選擇和搭配;五是如何運用月球上的光，進行光合作用。

歷經50余次優化設計

為了解決這些難題，營造生物在月球上的“家”——也就是大家現在看到的科普載荷非常重要。這個小小的科普載荷，謝更新團隊前后經歷了一年多的設計，50余次的結構優化。

首先他們采用鋁合金材料整體成型的方式制作這個科普載荷，保證其高密封性和高強度。科普載荷包括光導管、水倉室、相機、散熱片和控制系統等，可以為生物生長提供光、熱、水和土壤等必要條件，算上螺絲釘、導線等，有100多個部件。

在溫控方面，他們給科普載荷“穿”上了保溫材料做的“保暖衣”，內部裝有自動調節溫度的散熱片做成的“空調”，使其能在月球表面劇烈溫差的環境下，溫度保持在15℃至35℃。在光合作用方面，他們在科普載荷頂部蓋板上開了一個孔，安裝光導管以讓生物吸收月面太陽自然光，這也是難度非常大的。

就控制放水的問題，他們在水倉室安裝了電磁泵，解決1/6低重力條件下放不出水的難題，待著陸器登月并加電后，通過智能控制系統讓電磁泵在合適植物生長的情況下加壓放水。

挑選了上百種植物

科普載荷里面的生物空間不足1升，容量和資源非常有限，因此對生物種類的篩選非常重要。篩選本次搭載的生物物種首要條件就是“個子小”。其次，由于月球表面低重力、強輻射、高溫差等極端條件限制，還要求動植物能耐高溫、耐凍，而且能抗輻射和抗干擾。所以團隊從云南深山到新疆沙漠地區，到處尋找能夠在極端條件下生存的生物物種，挑選了上百種植物進行實驗、篩選。在選擇的過程中，他們還曾考慮過烏龜、蜜蜂、蚯蚓等物種，后來因為耗氧量比較大等原因放棄了。

最終他們從糧、棉、油等人類賴以生存的最基本需求方向出發，選擇了馬鈴薯、棉花、油菜等種子。擬南芥、果蠅、酵母是全球科學家研究生物的模式物種，它們因生長周期短，能夠在短時間內展示完整的生命過程而入選。

這6位“神秘旅客”，分別扮演著生產者、分解者、消費者的角色，從而形成一個簡單的微型生態系統。

種子在月球上發芽，無疑是在月球上進行生物生長試驗的標志性事件。因為不清楚月球表面的具體溫度變化，所以從生物的多樣性上考慮，他們選擇低溫和高溫發芽的物種都試一試。

通過監測發現，科普載荷罐體內開機后，維持了五六天的30℃，因此此次發芽的是適合高溫發芽的低酚棉種子。它成功地完成了在月球發芽的任務。

這個項目的意義在于，一是激發大眾的探索精神和創新精神;二是目前搜集的大量溫度、壓力等實測數據，以及項目模式，可為人類今后建立月球基地提供研究基礎和經驗。（綜合《重慶日報》《瀟湘晨報》《華西都市報》等）