空间高等植物栽培地面实验装置的研制

为进行受控生态生保系统试验研究,研制了地面模拟实验装置。该装置由主机、氧气和二氧化碳测控系统、植物栽培系统和整机数据管理系统组成。栽培室内胆为面不锈钢结构,其有效容积１．８ｍ＾３,有效栽培面积１．２ｍ＾２;采用电子荧光灯作光源和聚乙烯醇缩甲醛材料作根基质;栽培室内的温度、相对湿度、氧气浓度、二氧化碳浓度、光周期和光强度等环境九营养液的ＰＨ值、电导率、溶解氧、储箱液位和供液流量等参数均实行自动调控。     

空间蔬菜栽培装置地面实验样机研制

目的研制成空间蔬菜栽培装置地面实验样机,以便解决空间环境条件下栽培蔬菜的若干关键技术,为下一步研制空间蔬菜栽培装置样机和上天产品,并最终为在我国空间站实现空间蔬菜生产的实验与应用奠定基础。方法在详细技术方案论证与设计的基础上,进行了部件图纸设计与投厂加工、整机设备安装、调试、试运行和验证实验等。结果该样机栽培室内的温度、相对湿度、风速、总压、O2分压、CO2分压和栽培基质水分含量均实行自动而有效的控制;光源为高效电子荧光灯;平均蔬菜生产量可以 达到60g鲜重·d-1。结论该样机运行平稳,实际性能基本达到了预定的技术指标,部分组件的工作原理能够适应空间微重力环境,从而为今后研制空间蔬菜栽培装置打下了良好基础。     

空间微生物废物处理装置地面试验样机研制

目的 研制空间微生物废物处理装置地面试验样机，为今后空间环境条件下植物不可食部分等废物转化为植物栽培液、实现空间物质的循环利用奠定基础。方法 提出技术指标和性能要求，进行方案论证和设计、各组件加工和性能检测、系统安装与调试，而后进行微生物废物处理试验。结果 该装置系统运行稳定，其能耗、体积和重量满足设计要求，出水水质和微生物处理能力好于设计要求。pH值和溶解氧浓度能自动控制，O2能实现无泡供应。生菜不可食部分等废物在该装置中能被所选用的微生物降解，总有机碳(TOC)和化学需氧量(COD)含量均显著下降。分别达92．1％和95．5％。结论 该装置结构设计合理，主要工作原理满足空间微重力条件设计要求，可作为空间条件下的废物降解处理装置。     

空间乙烯过滤器地面试验样机研制

目的 研制成空间乙烯过滤器地面试验样机,采用微生物技术控制受控生态生保系统中高等植物产生的微量乙烯(C2H4),以保障植物的正常生长发育.方法 通过详细的技术方案论证、图纸设计与加工、部件安装与调试以及样机试运行,最后进行验证实验来检验其技术性能.结果 样机反应器中基质的温度、含水量、pH值以及气体的流量、温湿度等参数均能实行有效控制,反应器中的微生物经过一段时间驯化后,对乙烯气体的最高降解率可达到9.04 mg/(m3·h).结论 样机实际性能基本达到了设计要求,运行稳定,可用于控制受控生态生保系统中乙烯气体的浓度.     

国外空间高等植物栽培研究

国外空间高等植物栽培研究郭双生６０年代初以来，前苏联和美国等国先后利用生物卫星、高空气球、探空火箭、地面模拟失重装置、失重飞机、宇宙飞船、天空实验室、礼炮号空间站、航天飞机、空间实验室、和平号空间站等各种空间飞行器，进行了一系列高等植物的空间栽培实验...     

空间微藻光生物反应器地面试验样机研制

目的 针对空间环境条件特点,研制空间微藻光生物反应器地面试验样机,为未来长期空间飞行、深空探测等飞行任务的乘员提供藻蛋白和O2,并清除密闭环境中的CO2等废气.方法 根据未来空间条件下使用要求,进行系统设计、加工,研制成空间微藻光生物反应器,然后进行微藻培养验证实验.结果 该装置共包括生物反应器主体、光源、CO2供应组件、溶氧脱除组件等9个部分.在该装置中,采用了一种新型的光生物反应器主体为微藻的生长提供场所;研制成供气膜功能组件,为微藻提供生长所需的CO2气体,提高了CO2的吸收利用率;采用膜技术,研制成脱气膜功能组件,及时脱除了藻液中的溶解氧,不仅为乘员提供了呼吸用氧,提高了藻体的生长速率,而且大大地降低了空间微重力条件下的气/液分离负荷.验证试验结果表明:该装置系统运行良好,其能耗、体积、藻蛋白生产能力等均满足设计要求.经7 d培养后,培养液的藻体密度从0.174 g(DW)/L增加到4.064 g(DW)/L,平均每天的藻蛋白生产能力高达11.1 g(DW).结论 研制的微藻光生物反应器试验样机运行稳定,藻体生长良好,O2的脱除和CO2的供应原理适合空间微重力环境下使用要求.     

受控生态生命保障系统中高等植物栽培地面模拟研究动态

受控生态生命保障系统中高等植物栽培地面模拟研究动态郭双生，艾尚坤美、俄、欧。日等先进国家和地区正在展开一场２１世纪初重返月球的竞赛，现已拟订出具体计划并认为建立月球基地在技术和经济等方面均是可行的。要在深远空间或地外星球长期生活，必须为航天员源源不断...     

空间高等植物栽培中水分和营养液输送技术研究概况

随着人类社会文明的不断进步,人类向外层空间或其他星球(如月球和火星)的拓展已成必然趋势.而要在那里长期生活下去,必须具备最基本的生存条件(即提供食物、大气和水,并清除废水和废物等).实践证明,实现这一目标的根本途径是建立受控生态生命保障系统(Controlled Ecological LifeSupport System,CELSS),而粮食和蔬菜作物的生产是其中的中心环节,所有工作都要围绕它来进行.由于空间环境缺乏重力驱使的自然对流而大大改变了植物与其周围液体或气体环境的能量和物质交换:基于液体表面张力/分子吸引力的主导作用,液体倾向于在植物表面和生长基质中随意移动,致使植物根部极不易于吸收水分、营养液和氧气等.因此,空间高等植物中水分和营养液的输送是一关键课题.本文就前苏联/俄罗斯及美国在该领域的研究历史、现状、动态及前景作一综述.     

深空探测低压植物栽培装置研制

目的研制低压植物栽培装置，以便开展模拟深空探测低压条件下高等植物栽培技术研究，为建立低压条件下的受控生态生保系统奠定基础。方法通过详细的技术方案论证、图纸设计与加工、部件安装与调试以及装置试运行，最后开展验证实验来检验其技术性能。结果研制成功2套低压植物栽培装置，均能进行低压或常压植物栽培，该装置运行较为稳定，温度、相对湿度、大气总压、O2分压、CO2分压和基质含水量等技术参数均能进行有效的测量和控制。结论该装置各项实际性能指标基本满足设计和实验要求，可用于开展下一步低压植物栽培试验。     

空间植物栽培技术研究新进展

近期国际上空间植物栽培技术取得了长足发展,从试验阶段基本转入实际应用,即航天员在空间可以吃上自己亲手种植的新鲜蔬菜,这对改善其生理状态尤其是心理状态发挥了重要作用。另外,伴随神舟载人飞船和空间站技术的快速推进,我国在空间植物培养技术方面也取得了良好进步。本文就近年来俄、美、日、中等航天大国在空间植物栽培技术领域的最新研究进展进行综述,并就未来发展趋势进行了展望。     

空间蔬菜栽培装置中营养液输送系统的实验研究

目的 为未来的空间站研制一套在空间蔬菜栽培装置中应用的营养液输送系统,并通过地面实验初步证明其可行性。方法 参考国外资料并结合我国实际,进行空间蔬菜栽培装置样机中营养液输送系统的方案论证,方案设计,图纸设计和加工调试等,随后进行植物栽培地面验证试验。结果 营养液能够以毛细作用方式源源不断地输送到植物栽培基质,基质水分含量能够自动控制并按设定值保持恒定,所用生物材料生菜的生长形态和色泽基本正常。结论 初步证明空间蔬菜栽培装置样机中营养液输送系统基本满足空间微重力环境条件对植物营养液输送的要求。     

空间站CO_2去除系统对微量污染物的辅助去除作用研究

目的评价空间站CO2去除系统对舱内大气微量污染物的辅助净化能力及微量污染物对系统去除CO2性能的影响。方法按照空间站微量污染物模型,选取有代表性的11种微量污染物,采用10倍加速条件进行密闭舱注入,在模拟3人CO2代谢量条件下考核CO2去除系统对注入气体及CO2气体的去除效果。结果在3人CO2代谢量条件下,空间站CO2去除系统对大部分微量污染物具有显著去除能力;该试验条件下的舱内微量污染物对CO2气体去除性能无明显影响。结论 CO2去除系统对舱内微量污染物净化可以起到一定的辅助作用。     

航天工效学研究与发展趋势

航天工效学是随着载人航天技术而发展起来的一门新兴学科。根据国内外相关文献，本文对载人航天中人的作用、航天工效学研究现状和方法作了专题阐述，在此基础上，探讨了其未来的研究发展趋势。     

一种冲击谱试验机的研制

目的 研制冲击谱试验机，以考核航天产品耐受爆炸冲击环境的能力。方法 采用有限元方法对跌落式冲击谱试验机的关键件谐振板的固有频率进行了设计计算，同时对整个系统在冲头的冲击力作用下的动态响应进行了计算机仿真研究，进而在仿真结果的指导下研制了冲击谱试验机。结果 适当调整冲击力的大小、谐振板的固有频率以及板上、板下各类阻尼材料的阻尼特性，跌落式冲击谱试验机可以较好地实现对航天器爆炸冲击环境的模拟。结论 实际测试曲线与计算机仿真结果的较好吻合，验证了仿真结果的有效性，从理论与实践上证明了用跌落式冲击谱试验机模拟航天器爆炸冲击环境的可行性．     

国际空间站生命科学实验装置研制与应用进展

国际空间站即将建成，生命科学是其重点研究对象。因此，针对不同目的的多种生命科学飞行实验装置正在加紧研制，有的已经完成并通过了地面模拟和空中抛物线飞行实验，个别的已经参加了空间飞行实验。本文就有关各种类型实验设备的最新研制进展及其空间飞行实验进展进行全面概述，以期在相关学科间发挥借鉴和推动作用。