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.     

空间植物栽培装置地面改进样机研制

目的 在空间植物栽培装置地面样机研制的基础上,完成空间植物栽培装置地面改进样机的研制,使其工作原理更能适应空间微重力环境条件.方法 借鉴空间植物栽培装置地面样机的先期研制经验,在技术方案详细论证与设计的基础上,进行部件图纸设计与投厂加工、整机设备安装、调试和试运行等.结果 该样机可自动而有效地控制栽培室内的大气环境参数和栽培基质水分含量;温湿度控制、冷凝水收集和植物养分供应等工作原理基本满足空间微重力环境条件下的使用要求.结论 本样机设计合理,解决了空间植物栽培的大部分关键技术难题,为下一步研制上天产品和开展空间飞行试验研究奠定了重要基础.     

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。     

空间生物反应器研究进展与策略

空间生物反应器是人类利用空间资源进行空间生物学与空间生物技术研究的重要硬件设备,其应用为空间生命科学研究提供了必要的生物材料,如细胞、组织和微生物等。本文针对空间生物反应器对空间生物学和空间生物技术的重要作用,综述了空间生物反应器的研制发展历程和现状,并对灌流式中的旋转壁式生物反应器、细胞培养单元反应器、单环路细胞培养反应器、微型连续培养反应器和非灌流式中的多层逆流细胞培养反应器、新型膜生物反应器等空间生物反应器的主体结构和工作原理做了介绍。最后,对空间生物反应器的发展趋势进行了分析和展望。     

微重力环境新型多功能膜生物反应器的研制

目的 研制一种微重力环境新型多功能膜生物反应器,用于细胞水平空间生命科学和航天医学研究.方法 根据微重力环境下的使用要求,进行方案论证、图纸设计、加工,并进行调试和初步微生物培养实验验证.结果 研制的新型多功能膜生物反应器包括液体贮存及供给系统、气体贮存及供给系统、培养系统、排气系统、排液系统和智能监控系统6个部分.研制的无泡供气膜功能部件,为微生物生长提供所需的氧气,提高了氧气的利用效率;研制的膜脱气功能部件,能及时脱除培养体系中的CO2.开发了DSP数字信号处理器控制系统,用于系统参数的监控和信息存储.验证实验表明,该新型多功能膜生物反应器运行稳定,其能耗、体积、重量和监控指标等均能达到设计要求.结论 该装置系统设计合理,氧气供给,营养混合传质和气液分离组件的工作原理适合微重力环境下生物反应器开发的使用要求.     

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。     

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。     

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。     

微生物处理废物实验装置的研制

目的 建成微生物处理废物实验装置，拟将植物不可食生物量转化为植物营养液供植物生长发育，方法 提出技术指标和性能要求，进行方案论证、图纸设计、加工、调试和初步微生物废物转化试验。结果 该装置生物反应器中的温度、搅拌速度和供气流量可以实现自动控制，ｐＨ值和溶解氧浓度可以实现自动测量和手动控制，达到了预设的技术指标要求。１５ｄ的初步微生物处理废物试验表明，该装置运行平稳，参数测控精确，生菜不可食生物量的     

空间站SabatierCO2还原系统的比较分析

Sabatier CO2还原系统是实现空间站O2闭路再生的重要一环,本文通过对Sabatier的反应机理、动力学及热力学特性的分析,认为Sabatier反应是自限制温度及反应产物的反应,高效、性能优良反应器的设计在于控制反应器温度梯度;同时通过剖析不同系统流程所产生的性能差异,提出了空间站Sabati-er系统设计的优...     

受控生态生保技术综合实验系统的研制

目的 建成受控生态生保技术综合实验系统,为下一步开展受控生态生保系统的整合实验和系统内物质闭合循环实验研究构建试验平台。方法 在大量方案调研、方案设计和图纸设计的基础之上,通过加工、安装和联合调试等技术手段来实现。结果 该系统容积约为40m^3,其舱内温度、相对湿度、氧浓度、二氧化碳浓度、总压、光照强度、光照周期、栽培基质水分含量和乙烯浓度等参数均得到有效控制,系统运行稳定;栽培系统包括左右两排,每排分为上下两层;栽培床总面积约为8．4m^3,其上下垂直距离电动可调;光源为红色和蓝色两种发光二极管的组合。结论 该试验平台的成功研制,为下一步开展大规模受控生态生保技术整合试验研究创造了必备条件。