NASA先进物化再生生保技术研究进展

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生命保障从深空到深海

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生命保障从深空到深海
作者：董琛
来源：《大学生》2017年第06期
从深空到深海，中国力量正在立体地重塑世界科技格局。

全世界正在掀起新一轮深空探测热潮，
进行载人深空探测，并建立永久性月球、火星基地，
首先必须建立与之相适应的空间生命保障系统和技术。

空间生命保障是在太空环境中为航天员提供维持生命必需的
物质和各类生活支持设施，
解决在太空飞行条件下，航天员饮水、
进食和处理个人卫生所遇到的特殊困难，保证人的正常生理活动的技术。

总体来说，空间生命保障技术分为三类：
非再生式生命保障技术，物理/化学再生式生命保障技術，
生物再生式生命保障技术。

这三类空间生命保障技术，具体采用哪一类生命保障技术，
与飞行任务的具体要求、任务时间、离地球距离、乘员组人数、
技术难度和经费条件等密切相关，
需要在技术、经济分析的基础上做出决定。

深空探测的生命保障技术
现今国际主要使用的航天器内生命保障系统基本都采用了物理/化学再生式生命保障技术，它是维持载人航天器密闭舱内大气环境组成稳定，保障航天员安全、生活和工作的综合设备系统。

2024年最新科学发现：你必须了解的惊人事实!

2024年最新科学发现：你必须了解的惊人事实！1. 引言1.1 概述本文就是要向读者介绍2024年最新的科学发现，其中包括一些令人惊叹的事实。

随着科技的不断进步，人类对于世界和宇宙的认识也在不断扩展。

在过去几年里，科学家们取得了一系列重大突破和颠覆性发现，这些发现将对未来的发展产生深远影响。

通过本文，我们将带领您了解到有关生命科学、宇宙探索和技术科学等领域中最新的发现。

1.2 文章结构本文总共分为五个主要部分，每个部分都涵盖了一个特定领域的最新科学发现。

首先，在第二部分“最新科学发现概览”中，我们将概述一些最重要的突破性进展，并讨论这些发现对未来的影响。

接下来，在第三部分“生命科学领域新发现”中，我们将重点介绍基因编辑技术革命、新型疫苗攻克难题以及生物多样性保护创新等方面的进展。

第四部分“宇宙探索前沿探寻”将带您了解太空探索计划进展情况、外星生命迹象的发现以及宇宙起源新理论的探讨。

最后，在第五部分“技术科学引领未来趋势”中，我们将关注量子计算的飞跃突围、人工智能应用全面深化以及新型能源技术开启革命时代等前沿领域。

1.3 目的本文的目的是让读者了解到2024年最新科学发现中那些令人惊叹的事实。

通过介绍这些科学发现，我们希望能够激发读者对科学的兴趣，并让大家认识到科学对于未来社会发展和人类福祉所起到的重要作用。

无论是在生命科学、宇宙探索还是技术科学领域，这些最新发现都为我们提供了更深入了解世界本质和推动社会进步所需的工具和知识。

通过阅读本文，相信您将了解到令人振奋的最新科学发现，并深入思考这些发现如何影响我们未来的生活。

接下来，我们将开始介绍最新科学发现概览部分，一起探索这些令人惊奇的事实吧！2. 最新科学发现概览2.1 重大突破在2024年的科学界，我们迎来了一系列令人振奋的重大突破。

其中之一是关于癌症治疗的重要发现。

科学家们成功地开发出一种针对特定变异基因的新型治疗方法。

这项创新使得癌症患者能够获得更个体化、有效且副作用较小的治疗方案，显著提高了治愈率。

高压电场处理技术在食品保鲜中的应用研究

高压电场处理技术在食品保鲜中的应用研究目前，高压电场处理技术已经成为了一种先进的食品保鲜技术。

该技术是通过在高压电场作用下，对食品进行电击处理，以达到杀菌、抑制微生物生长、保持食品色泽、延长保质期等效果的目的。

本文将从高压电场处理技术的发展历程、机理、优点、应用等方面展开阐述。

一、高压电场处理技术的发展历程高压电场处理技术的历史可以追溯到20世纪60年代末期，那个时候，美国国家航空航天局（NASA）研究发现，电场可以消毒和杀灭微生物。

随后，该技术逐渐应用于水产养殖、果蔬加工、乳制品生产、肉类加工等领域。

1975年，美国研发出第一台商业化高压电场处理设备，随后欧洲、日本等国纷纷投入研发中。

至今，高压电场处理技术已经在全球范围内得到广泛应用，成为了一种先进的食品保鲜技术。

二、高压电场处理技术的机理高压电场处理技术的机理是通过对食品中的细胞结构、蛋白质、酶等生物大分子进行电击处理，从而使其受到破坏或失活，达到杀菌、抑制微生物生长的目的。

具体来说，高压电场处理技术会产生一定的电气场强度和电流密度，使食品中的细胞受到机械挤压、温度升高、电荷重新分布等影响，从而达到对微生物杀灭的效果。

三、高压电场处理技术的优点高压电场处理技术在食品保鲜中具有以下优点：1. 不会使食品质量变差高压电场处理技术不会产生化学反应，不会改变食品的化学性质和营养成分，对保持食品的原有口感和风味有一定的帮助。

2. 杀菌效果好与传统的热处理、辐射、臭氧、酸性或碱性处理相比，高压电场处理技术对细菌、酵母、霉菌等微生物具有更强的杀菌效果。

而且在杀灭微生物的同时，不会产生致癌物质。

3. 可以保持食品的原始色泽高压电场处理技术不会破坏食品中的色素和色泽素，可以保持食品的原始色泽和外观。

4. 可以延长食品保质期由于高压电场处理技术可以杀死微生物和酶类，所以可以有效延长食品的保质期。

4、高压电场处理技术的应用高压电场处理技术在食品保鲜中已经得到了广泛的应用，例如：1. 奶制品在奶制品的加工中，高压电场处理技术可以杀死细菌、霉菌等微生物，从而保持奶制品的鲜度和原始风味。

再生组织技术有望用于脊髓修复等

新知再生组织技术有望用于脊髓修复美国西北大学官网近日公布，其生物纳米科技研究所首席科学家斯图珀博士正带领一批化学家与纳米技术研究人员，通过机体自我恢复的再生组织技术，修复受伤脊髓。

这项研究有望在将来替代目前骨髓移植和软骨替代手术中使用的侵入性疗法。

再生组织技术源于干细胞领域的重大进步，斯图珀为此研究了将近30年。

他率先提出“软纳米科技”概念，在纳米尺度上对器官结构进行深入研究。

1纳米约等于人类头发直径的八万分之一，在这个层面上，植入物可以被机体无排斥地吸收。

据介绍，斯图珀及其团队已在再生医疗领域取得突破性进展，他们正与美国食品和药物管理局（FDA）联系，寻求尽快批准脊髓再生人体临床试验，这种突破性治疗方法可能会帮助患者在脊椎间重新生长出骨髓。

数年前，他们曾用这项促进分子修复和再生的技术帮瘫痪老鼠重新获得行走能力：接受了特制分子注射仅数周后，腰部以下瘫痪的实验鼠便开始尝试奔跑。

“该技术解决了再生医学领域中无侵入技术发展的困难。

”斯图珀表示，标准的脊椎融合手术是植骨，通常使用患者髋部的骨骼帮助脊椎融合，该传统疗法需患者两次手术，花销巨大，疼痛翻番，风险大。

“而纳米科技可以避免重复手术，也无需取骨和大量使用促骨骼生长激素。

”斯图珀已将目光投向了10年后，“下一个研究前沿是利用干细胞与纳米科技的结合创造器官。

”他说。

一旦有能力将干细胞合成生物基质，就可以设计出一种人体器官基质，不仅可防止细胞过早凋亡，也可为研究人员揭示人体干细胞的秘密，包括干细胞如何分化和自我复制。

出生季节与疾病风险有关系美国宾夕法尼亚大学一项新研究发现，出生季节同婴儿健康隐患相关联。

研究人员试图根据对人们的出生季节的分析，探索环境差异与疾病风险之间的关系。

他们收集了美国、韩国和中国台湾地区1050万份个人电子健康记录。

结果发现，由于季节变化，女性怀孕期间所处的环境不同，可能会影响后代一生的疾病风险。

具体来说，如果孕早期在夏天，会使孩子日后出现心律不齐的风险升高，这是因为通常空气污染在夏季更严重。

5 航天器生保概述与贮存式生保

环境控制与生命保障技术载人飞行器构成环控生保系统的功能和基本组成环控生保系统环控生保系统功能保证飞行器座舱内合适的环控生保系统功能收集和处理航天员产生的生理废物环控生保系统的功能分系统环控生保系统的功能分系统(3)座舱温湿度控制分系统环控生保系统的功能分系统环控生保系统的功能分系统环控生保系统的功能分系统环控生保系统的功能分系统(9)测量控制分系统环控生保系统的分类环控生保系统的分类环控生保系统的分类环控生保系统的分类环控生保系统的分类按环控生保系统的工作区域分:环控生保系统的分类贮存式(非再生)生命保障系统贮存式(非再生)生命保障系统贮存式(非再生)生命保障系统贮存式环控生保系统仍然是载人航天器环控生保系贮存式(非再生)生命保障系统气体贮存氧气的贮存氮气的贮存(1)高压气态贮存供气调压技术供气调压技术接近地面正常大气的氧氮混合气作为载人航天器座大气污染物座舱大气净化技术座舱大气净化技术座舱大气净化技术二氧化碳净化技术二氧化碳净化技术二氧化碳净化技术微量污染的控制废物收集和处理废物的控制废物收集处理技术废物的控制液态废物的收集和处理液态废物的收集和处理(1)尿的收集和处理液态废物的收集和处理右图是美国航天飞机中设液态废物的收集和处理液态废物的收集和处理(2)卫生用水的收集和处理液态废物的收集和处理(2)卫生用水的收集和处理固态废物的收集和处理(1)粪便的收集和处理固态废物的收集和处理(1)粪便的收集和处理(2) 呕吐物和其它固态废弃物收集水管理技术饮用水管理饮用水管理冷凝水管理冷凝水是由座舱大气中的水汽经温湿度控制系统冷空间站的食物座舱火烟检测与防火灭火技术设备故障而产生的电火花、局部过热等座舱火烟检测与防火灭火技术微重力条件下火焰的能见度降低，静止环境中将经历一。

国外空间站环控生保分系统研究现状和发展趋势分析

国外空间站环控生保分系统研究现状和发展趋势分析侯倩【摘要】环境控制与生命保障分系统（ECLSS，简称为环控生保分系统）是载人航天器所独有和必需的一个最重要分系统。

环控生保分系统应对人类在空间特殊环境的生存需求，通过大气控制、温度控制、供应和再循环、水再循环、食物供应、废物清除、火灾等应急措施的解决，为载人航天器上航天员的正常生活、工作、身体健康和生命安全提供关键性保障。

该分系统研究涵盖物理、化学、材料、生物、机电等多个技术领域，它从最初的非再生式储存系统，到物化再生式生保系统，目前已逐渐向生态、循环的受控生保系统发展。

<br> 纵观美俄空间站环控生保技术的发展历程，其研发路线为：基础研究-原理样机-工程样机-地面验证-飞行试验验证-装站工作，也就是说新技术实现在轨工程应用前都有一个在轨飞行试验的过程。

【期刊名称】《国际太空》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】7页(P51-57)【作者】侯倩【作者单位】航天恒星科技有限公司【正文语种】中文环境控制与生命保障分系统（ECLSS，简称为环控生保分系统）是载人航天器所独有和必需的一个最重要分系统。

纵观美俄空间站环控生保技术的发展历程，其研发路线为：基础研究-原理样机-工程样机-地面验证-飞行试验验证-装站工作，也就是说新技术实现在轨工程应用前都有一个在轨飞行试验的过程。

1 环控生保系统的发展现状环控生保系统的研究阶段国外环控生保分系统经历了3个发展阶段。

第一代生保系统为非再生式储存式生保系统，即食物、氧气、水从地面上随飞行器带入太空，这种一次性消耗的模式不能满足载人航天长时间、远距离、多人次驻足太空的需要。

国际空间站环境控制和生命保障系统资源概述

（例如节点舱２、节点舱３、离心机放置舱（ＣＡＭ）
和 “ 炮塔 ”舱）中的资源配置隋况，没有在本文
中讨论，这是因为还不能确定预算限制是否会影
表１美国舱段ＥＣＬＳ主要硬件的组件／部件
ｌ介绍
国际空间站（ＩＳＳ）是一项国际合作项目，１５个国家、６个航天局参与，包括美国国家航空航天局（ＮＡＳＡ）、俄罗斯航天局（Ｒｏｓｋｏｓｍｏｓ）、欧洲航天局（ＥＳＡ）、日本航天局（ＪＡＸＡ）、加拿大航天局（ＣＳＡ）和意大利航天局（ＡＳＩ）。参加国有比利时、加拿大、丹麦、法国、德国、意大利、日本、荷兰、挪威、俄罗斯、西班牙、瑞典、瑞士、美国和英国。ＩＳＳ运行高度大约为３１０～３５０ｋｎ，相对于赤道的倾斜角度为５ｉ１．６。。组装时期３人长期职守，组装完成（ＡＣ）后６人长期职守。目前在轨的ＩＳＳ美国舱段（ＵＳＯＳ）包括美国实验舱、节点舱１、联合气闸舱（ＪＡＬ）、增压适配对接器（ＰＭＡ１、ＰＭＡ２和ＰＭＡ３）。根据现有的功能，当前的ＩＳＳｕＳＯＳＥＣＬＳ主要的组件可以被分为６个子系统。ＴＨＣ子系统提供：１）控制舱内空气温度和湿度；２）设备空气冷却；３）为满足舱内二氧化碳（ＣＯ２）、微量污染物和氧气（Ｏ２）的集中控制需求，实施不同舱段之间的舱问通风（ＩＭＶ）；４）去除通过空气传播的微粒和微生物：５）舱内通风；６）借助美国实验舱通用

太空探索中的生命支持系统技术

太空探索中的生命支持系统技术近年来，太空探索成为了人类探索未知领域、寻找新的家园的重要领域。

但是，对于人类来说，太空探索的最大挑战是如何创建一个适合居住的环境，即所谓的生命支持系统。

生命支持系统技术是指维护太空探索员健康的储存、处理和重用资源的技术，包括空气、水、食物、电力等。

掌握适当的生命支持系统技术对实现长期太空探索至关重要，它将决定航天员在航天器中的长期存活能力。

空气在太空探索中，首要的需要是新鲜空气。

人类需要吸入氧气，并呼出二氧化碳，这对于维持人类生命非常重要。

在太空探索中，人们使用日常呼吸时发出的二氧化碳来生长植物，以吸收二氧化碳并产生氧气，这是一个最基本、最有效的实践方法。

有关NASA的生命支持系统（Life Support System）的一份研究指出，太空舱内将空气分为两部分，一部分含氧，一部分含氮，这样可以减少氮的用量并将其换成其他需要的成分如CO2，并在航天员需要的时候再将之与氧重新组合。

水水是维持太空航天员生命的关键，水对人类生存的影响是不可否认的。

太空探索中主要来源于太空舱内污水以及任何已经使用过的水。

在太空中，人类使用的每一滴水都会被收集和处理以供重用。

这项生命支持系统技术的核心是水循环系统，它由收集、净化、过滤和再利用这一系列步骤组成。

水的处理和重用旨在减少水的消耗、减少航天器排放的废水量、减少卫星与货运飞船重量，为更长时间的太空探索做好准备。

食物在太空探索任务期间，航天员需要能够获得营养丰富的食物。

与地球上不同，太空探索中的食品必须具备以下特征：长时间保存；少生产废物；耐高温，同时用餐时节水，在摆放的时候食物要有美观感和恰当的色彩。

为了满足这些要求，太空探索食品通常是将各种材料混合在一起，然后将之压缩或罐装。

已采取的一种新方法是工业 3D 打印技术，通过“打印”出营养丰富、口感好、长保质期的食品来。

为了防止食物中营养成分流失，太空探索食品通常是用热解法来加热的。

电力太空探索任务主要依赖于电力。

空间站氧气的再生技术

空间站氧气的再生技术主要是利用环控生保系统来实现的。

环控生保系统是在太空密闭环境中为航天员创造一个基本的生活条件和适宜的工作环境，保障航天员身体健康和生命安全，被誉为航天员的生命“保护伞”。

具体来说，氧气再生技术主要包括电解制氧、二氧化碳去除、微量有害气体去除等技术。

通过电解水产生氧气，同时利用二氧化碳去除装置将航天员呼出的二氧化碳进行去除和转化，再生为氧气和其他有用物质。

微量有害气体去除技术则用于去除空间站内的其他有害气体，确保航天员呼吸的空气质量。

这些技术的应用，使得空间站能够实现氧气的再生和循环利用，大大提高了空间站的物资使用效率和航天员的生活质量。

同时，也减少了地面补给的频率和数量，降低了空间站的运营成本。

总之，空间站氧气的再生技术是空间站长期运营和航天员长期驻留的重要保障之一。

“太空之吻”蕴深情

□崔吉俊“空间交会对接”是中国载人航天工程的重要一环，也是中国向着建设空间站迈出的坚实一步。

从“神舟一号”到“神舟七号”，酒泉卫星发射中心圆满保障了每一次载人航天发射任务。

这一次，他们又迎来了新的挑战，“神舟八号”与“天宫一号”将进行我国首次空间交会对接任务，酒泉卫星发射中心作为载人航天发射母港，不仅托举“神舟”与“天宫”成功飞天，更是参与和见证了两个航天器的首次“太空之吻”。

中美两国在载人航天领域真能实现合作吗？美国国家航空航天局简称NASA，是美国负责太空计划的政府机构。

NASA拥有世界上最先进的航空航天技术，在载人航天飞行、航空学、空间科学等方面均取得了巨大成就。

它参与了包括美国“阿波罗”登月计划、航天飞机计划、太阳系探测等在内的航天工程，相继组建起肯尼迪航天中心、约翰逊航天中心和太空飞行器中心，为人类探索太空做出了突出贡献。

NASA的使命和愿景是“改善这里的生命，把生命延伸到那里，在更远处找到别的生命”。

NASA的目标是“理解并保护我们赖以生存的行星；探索宇宙，找到地球外的生命；启示我们的下一代去探索宇宙。

”与NASA悠久的历史和辉煌的成就相比中国的航天事业还有一定的差距，但是，中国人民有志气，有能力，有智慧，有社会主义制度集中力量办大事的优越性，尽管起步晚，基础薄弱，依然取得了举世瞩目的成就，特别是三次载人航天飞行成功，令世人刮目相看。

中国正走在民族复兴的伟大征途上，在国际舞台上已是举足轻重的力量。

中国载人航天“三步走”战略的一步步成功迈进，增强了民族自信心，极大地提升了在国际舞台上的地位和话语权。

原来对中国航天技术实施封锁的美国主动表示出与中国合作的意愿，欧空局表示中欧航天合作前景会十分良好，印度、巴西等国也呼吁发展与中国的航天合作。

这些国家的态度，都有赖于中国航天科技的进步，有赖于发射场的日益现代化，有赖于“神舟”飞船任务连战连捷。

我们由此为国家的航天成就感到欣慰。

2009年9月25日，由美国航天基金会首席执行官埃利奥特·波海姆率领的美国航天基金会代表团访问酒泉卫星发射中心。

太空中的生命探索有何新突破

太空中的生命探索有何新突破当我们仰望星空，心中总会涌起对宇宙深处的无限遐想：在那浩瀚无垠的太空中，是否存在着与我们相似的生命？多年来，科学家们从未停止对这个问题的探索，而近年来，在太空中的生命探索领域，更是取得了一系列令人瞩目的新突破。

首先，探测技术的不断进步为我们开启了新的视野。

过去，我们的观测手段相对有限，但如今，高分辨率的望远镜、先进的光谱分析技术以及灵敏的探测器，让我们能够更深入地研究遥远的星球和星系。

例如，詹姆斯·韦伯太空望远镜的投入使用，为我们提供了更为清晰和精确的宇宙图像。

它能够捕捉到来自遥远星系的微弱光线，帮助我们分析行星的大气成分、表面特征等关键信息，从而判断是否存在生命存在的可能条件。

在对火星的探索中，我们也取得了重要进展。

多个火星探测器的成功着陆，为我们带回了丰富的火星地质、气候和土壤等方面的数据。

研究发现，火星上曾经存在过大量的水，这是生命形成的重要前提之一。

此外，探测器还检测到了一些有机化合物的存在，虽然这并不直接意味着有生命存在，但为生命的可能性提供了一定的线索。

另一方面，对于太阳系外行星的研究也有了新的突破。

科学家们已经发现了数千颗系外行星，其中一些被称为“类地行星”，它们在大小、质量和与恒星的距离等方面与地球相似，被认为是最有可能存在生命的候选者。

通过对这些行星的观测和分析，我们可以了解它们的大气层、温度、气候等环境因素，评估生命存在的可能性。

在实验室模拟太空环境的研究中，也有了令人兴奋的成果。

科学家们通过模拟行星的大气条件、温度和辐射等因素，研究生命分子的形成和演化。

一些实验表明，在类似太空的极端环境中，某些有机分子仍然可以形成和存在，这为生命在宇宙中的广泛分布提供了理论支持。

除了以上的直接观测和实验研究，数据分析和算法的改进也为生命探索带来了新的机遇。

通过对大量的天文数据进行深入挖掘和分析，科学家们能够发现一些隐藏在数据中的微妙信号和模式，从而为生命的存在提供间接证据。

NASA先进探索系统：2017年生命保障系统进展

NASA先进探索系统：2017年生命保障系统进展•生命保障・NASA先进探索系统：2017年生命保障系统进展摘要：NASA先进探索系统生命保障系统项目致力于开发可靠、节能和轻量化的航天器系统，并提供近地轨道以远长期载人任务所需的至关重要的环境控制和生命保障系统。

高可靠性、闭环式生保系统是规划在本世纪20年代中期乃至以后实施更长期载人航天探索任务所必需的能力之一。

生命保障系统项目主要关注四个领域：生命保障系统的架构与系统工程、环境监测、大气再生、废水处理和水管理。

以国际空间站生命保障系统作为应用起点，生命保障系统项目的三重任务是：解决生命保障系统各不相关联的技术差距；提高生命保障系统的可靠性；推进生命保障系统系统在国际空间站在轨集成试验。

本文是对2016年先进探索系统生命保障系统发展状态报告的后续报道，并详细介绍了自该论文发表以来的进展，特别关注了气溶胶采样器空间站飞行实验、航天器大气监测器飞行试验、卤水处理器组件飞行试验、CO?去除技术研发等工作的现状，以及休眠对生命保障系统系统影响的工作研究情况。

1引言先进探索系统（AES）的生命保障系统（LSS）项目关注4个领域：LSS架构与系统工程、环境监测、大气再生、废水处理和水管理，这4个领域合在一起代表了载人航天飞行中的LSS整体架构，如图1所示。

以国际空间站LSS为应用起点，LSS项目的任务具有三重性：（1）解决各不相关联的LSS技术缺口（见表1）:（2）改进LSS系统的可靠性；（3）推进LSS系统在ISS进行集成试验（见图2）o本文主要总结了LSS项目在2017财年为实现上述目标而开展的工作。

图1LSS简化示意图38载人航天信息2019年第1期表1ECLSS和环境监测系统成熟化团队识别岀的能力缺口功能能力差距长期驻留居住舱行星表面CO2去除床和阀门的可靠性，CO2浓度<4800mg/m3（<2mmHg）X X 微量污染物控制以吸附能力较高的吸附剂取代陈旧的吸附剂，去除硅氧烷X X 微粒过滤表面浮尘预过滤器X 冷凝热交换器耐用的、具有抗微生物特性的、化学惰性的亲水性表面X X 从CO2中回收。

NASA月球-火星生命保障试验项目封闭舱试验中的大气质量

NASA月球-火星生命保障试验项目封闭舱试验中的大气质量武艳萍;郭双生【期刊名称】《载人航天信息》【年(卷),期】2015(000)006【摘要】月球-火星生命保障试验项目（LMLSTP）属于NASA先进生命保障计划中的重要部分，于1995～1997年在NASA约翰逊航天中心实施，其主要目的是检验一个集成的闭环系统，该系统利用生物学和物理化学技术进行大气再生、水回收利用和废物处理等。

项目共开展了4次封舱试验，分别为阶段I（15d）、II （30d）、IIa（60d）和III（90d）试验，本文是后3个阶段试验中舱内大气污染物质量监测的总结。

阶段II试验中的测定结果显示，大气质量总体上稳定而安全，但氨和甲醛的测定方法并不完善。

在第10天左右，环境中甲烷的浓度急剧升高，此外氟利昂113的浓度在大部分时间里也都居高不下。

甲醇浓度处于平稳状态，但乙醛和异丙醛的浓度则呈现间歇式爆发性增长。

阶段IIa试验中，因受舱内各种材料所释放出的大量甲醛所困扰，有一名乘员的呼吸道粘膜亦因此受到刺激，因此首次将甲醛纳入监测范围。

阶段IIa试验中，舱内甲醛浓度比平时高，而CO浓度也一度升高，接近长期飞行航天器最大允许浓度。

与阶段II试验中甲醛浓度只是偶有升高相比，整个IIa试验阶段中甲醛浓度稳定增加。

此外，氨浓度也很快达到了低且稳定的状态。

总之，除了甲醛，其它气体污染物的浓度都符合可接受空气质量标准。

在阶段III试验中，对甲醛浓度的控制有了明显改善，尽管在试验后期其浓度仍然超过了长期飞行航天器最大允许浓度的标准。

氨浓度则被控制在极低且稳定的水平，仅为其长期飞行航天器最大允许浓度的1／8。

在试验的最后几天，空气中刺激性气体及甲基-氢-环硅氧烷的浓度快速升高，微量污染物控制系统在这段时间内性能表现不佳，而这也可能是导致污染物浓度增加的原因。

虽然在试验后期大气中刺激物超标，但乘员并未反映其因此感受到异常或出现症状。

【总页数】8页(P20-27)【作者】武艳萍;郭双生【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】TQ424.3【相关文献】1.化学氧在封闭空间生命保障系统中的应用试验 [J], 周富国;刘应书;刘文海;贾彦翔2.NASA月球-火星生命保障试验项目地基封舱试验中的微生物监测结果（上） [J], 武艳萍;郭双生;3.NASA月球-火星生命保障试验项目地基封舱试验中的微生物监测结果（下） [J], 武艳萍;郭双生;4.第四章火星-500项目第三阶段：520天封闭隔离试验 [J],5.第二章火星-500项目第一阶段：14天封闭隔离试验 [J],因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

NASA空间探索工程生命保证之空气净化系统

NASA——空间探索工程生命保证之空气净化系统NASA马歇尔空间宇航中心研究员Jim Knox和David Howard报道了在长距离太空飞行中飞行舱内的大气再生系统研究成果，这项成果利用COMSOL Multiphysics研究如果通过管理舱内热量和设计吸附剂结构来改善吸附过程的性能。

对于所有的空间航行来说，工程师都需要尽量的减少飞船的动力、重量、体积，因为这三项性能指标对发射系统来说都会转化为质量。

相比近地球轨道航行任务，如国际空间站、载人月球前哨基地，长距离空间飞行对于压力系统工程有更苛刻的要求。

在这些要求中最主要的是所有的系统必须足够健全，在长时间的飞行中能够满足保证全体宇航员的绝对安全，而不用进行二次补给和搭载增加额外的救援设备。

生命保障系统当然也不能例外。

位于亚拉巴马州亨茨维尔的NASA马歇尔空间宇航中心生命保障系统研发小组的任务就是为长距离空间飞行研发健全、轻便的生命保证系统，包括月球探险计划和火星探测计划。

合作单位还有Vanderbilt大学的M. Douglas LeVan小组和South Carolina大学James Ritter小组吸附方面的研究人员。

他们正在研发下一代大气再生系统，通过高效率的闭路循环系统将系统资源利用效率提升到一个新的高度。

举例来说，宇航员呼出的绝大部分二氧化碳（CO2）通过化学反应生成纯净水，不用再处理代谢废气和补充生活用水。

在这些新的封闭循环系统中，吸附过程起到了非常关键的作用。

而工程结构吸附剂（ESS）技术在减少系统复杂度和资源使用量方面表现出很大的潜在优势。

这项ESS新技术包括热涂层和含有分子筛吸附剂的导电基片（金属）。

金属基片可以直接有效的对吸附剂加热，同时还具有减少吸附过程中吸附热对吸附效率的影响。

但是这项技术会对飞船的运行、质量和体积方面产生影响。

这项技术是否值得投入引起了人们的质疑。

为了弄清楚这个问题，COMSOL Multiphysics仿真在设计和过程分析中起到了关键的作用。

北航在生物再生生命保障系统方向的研究进展

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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
渣为 1509 g•capita-1•d-1，这些废物经过湿式氧化、SLS 处理等工艺重新形成高等植物生长所需要的营养物质。经计算可得 MBioLiSS-II 的系统总物质循环封闭度可达到 99.40%，为了维持系统物质总量的稳定，每天需要将 178g 的固体废物储存下来并在适当的时机排出系统[1, 6]。 2.3 系统的关键单元技术研究各个关键单元稳定高效运行是 BLSS 有效整合、稳定运转的前提。基于 BLSS 概念构型设计，北航对 BLSS 内高等植物栽培、动物饲养、废物处理等关键单元技术进行了深入研究。针对 BLSS 中植物栽培关键技术，北航建立了适用于空间的植物按需供水技术[8]，大大节约了高等植物单元的用水消耗。研制了模拟 BLSS 内环境的植物培养系统，分析了环境因子（CO2、人工光源）对作物高效栽培的影响，确定了蔬菜栽培对密闭环境微生物群落的动态影响。研究发现，随着 CO2 浓度的升高，油麦菜、生菜的产量先升高后下降，2000~3000 μmol mol-1 是油麦菜、生菜栽培的最佳 CO2 浓度；同样光强下，光谱范围更广的光源更有利于紫背天葵的抗氧化物含量的积累。生菜、小白菜、芥蓝分别与大鼠在密闭环境中共同培养的实验表明，三种蔬菜的引入明显地减少了密闭环境中微生物的总量[9]。针对密闭环境中植物栽培容易造成的乙烯积累污染问题，分别以天然沸石、SLS 为填料构建了两种生物滤池，对空气中的微量乙烯可实现 100%净化去除[10, 11]。为了保障空间站、载人飞船的新鲜绿色蔬菜供应，北航研制了空间蔬菜连续栽培装置的地面样机[12]。能够在模拟微重力效应的同时，连续模块化生产蔬菜。该装置每隔 7 天可生产 259.4g 新鲜叶菜，基于 Q 指数的生产效能为 7.0 x 10-4 g2 m-3 J-1，高于美国与俄罗斯研发的同类装置。关于动物饲养技术研究主要集中在蚕与黄粉虫的空间培养工艺上。北航确定了适合 BLSS 中蚕培养的工艺，设计了 1.34 m3 空间蚕培养装置[13]，它可连续满足两名乘员每日的动物蛋白质需求。BLSS 内蚕的饲料由传统的桑叶改为成桑叶与植物性废物（莴笋叶）搭配使用。一龄到三龄小蚕喂食桑叶，四龄和五龄大蚕喂食 65%的莴笋叶和 35%的桑叶。该工艺培养出的蚕长至五龄第三天时，其体重达到最大值，蛋白质含量达 70.09%[14]，生物转化率约为 14.3%[15]。在蚕和生菜组成的小型二元密闭系统内，实现了蚕的连续分批培养。在这一过程中发现，相对于开放环境在密闭环境中蚕的生长速度放缓，营养成分中蛋白含量有所升高，脂肪含量略有下降[16]。在 BLSS 饲养黄粉虫的饲料则采用作物秸秆，蔬菜老叶等不可食部分。黄粉虫利用这些饲料能够正常生长发育，长至 38 天时其体重达到最大值，蛋白质含量达 76.14%，整个饲养周期其生物转化率 16.07%[3]。 BLSS 废物处理主要涉及到植物性不可食部分和乘员的自身代谢废物。针对稻麦秸秆等植物性废物北航建立了 SLS 制备工艺[21]和配套的制备装置[18, 19]，并优化了制备工艺参数。优化后的工艺不仅大大缩短植物废物的处理周期，而且能够使植物废物的纤维素、木质素降解率进一步提高[20, 21]。实验结果表明，BLSS 内乘员的尿液直接采用微藻光生物反应器处理，尿液中的 N、 P 的去除率可以达到 99%和 100%[22]；而乘员的粪便废物采用微生物燃料电池（microbial fuel cells, MFC）技术的处理，其有机物、氨氮的去除率分别可达 70%和 44%。建立了产酸发酵预处理与 MFC 处理联合的自动化处理系统地面样机，可处理一人一天的粪便[23]。 2.4 有人参与的系统试验在对 BLSS 各个单元技术进行深入研究的基础上，北航建立了生物再生生命保障小型试验装置[24]，将主要生物单元有效整合，构建了 “人-蚕-生菜-藻”地基试验系统，成功地进行了我国

NASA电推进技术研究进展

传统推进系统的燃油效率提升在未来将面临极限，需要探索新的航空推进系统解决方案，以应对气候变化的挑战。

在众多的解决方案中，电推进技术能够提高效率、降低排放和噪声，具有明显的优势。

美国国家航空航天局（NASA）认为，电推进技术是非常有潜力的动力解决方案之一并开展了多项研究，包括纯电/混合电推进技术的多个飞机项目、燃料电池概念探索、电推进技术验证的试验设施的建设等。

混合电推进飞机概念在混合电推进技术领域，NASA先后开展了多个飞机项目，并对其进行了分析和研究。

2008年，NASA提出采用涡轮电分布式推进（TeDP）系统的N3-X飞机概念，对TeDP系统进行了循环分析，对电力部件的质量和效率问题进行了研究，并对噪声和排放进行了评估。

2016年，NASA开始研制带后部边界层推进的单通道涡轮电动飞机（STARC-ABL），其缩比概念机已经在NASA电动飞机试验台（NEAT）上进行了首次地面试验，并且对该飞机的推进系统进行了动态分析。

2017年，NASA提出一种称为采用协同利用方案的并联电-燃气结构（PEGASUS）的支线客机概念，推进系统采用并联混合电推进结构。

2019年，NASA提出带前缘嵌入式分布单通道涡轮电飞机（STARC-LEED）概念，推进系统为TeDP系统，旨在研究分布式混合电推进系统飞机的机翼结构设计，以弥补相比常规飞机机翼额外增加的系统质量，之后采用有限元分析模型，对STARC-LEED概念飞机的两种结构进行研究和分析，以确定与常规结构相比，嵌入式方法是否具有结构质量优势。

NASA的STARC-ABL混合电推进飞机方案纯电推进飞机2016年，NASA在可拓展收敛电力技术作战研究（SCEPTOR）飞行验证项目下，对泰克南（Tecnam）P2006T飞机进行改装，使其采用分布式电推进（EDP）技术，并将该飞机称为SCEPTOR验证机。

SCEPTOR项目分为4个阶段：第一阶段，试验P2006T飞机基本性能，并对分布式电推进系统的机翼（来自于LEAPTech 飞机项目）进行地面试验；第二阶段，P2006T飞机结构（包括机翼）采用试验电力系统和定制巡航电动机进行改装，对电动机、电池及其他相关设备的性能进行试验；第三阶段，采用较薄的大展弦比复合材料机翼替换P2006T飞机的原始机翼，巡航电动机移动至翼尖位置，同时在左右机翼前缘各安装6个升力电动机短舱（无电动机和螺旋桨），试验新型机翼及翼尖推进方案的减阻效果；第四阶段，在12个升力电动机短舱上安装电动机和螺旋桨，试验飞机的低速性能以及分布式电推进系统的升力效果。

生物再生生命保障系统设计的基本问题

生物再生生命保障系统设计的基本问题刘红;胡恩柱;胡大伟;Manukovsky N.S.;Kovalev V. S.;Gurevich Y. L.【期刊名称】《航天医学与医学工程》【年(卷),期】2008(21)4【摘要】生物再生生命保障系统(BLSS)是建立月球/火星基地,实现中长期载人空间飞行必须解决的关键技术。

利用高等植物或微藻来生产食物、处理废物、再生O2和水是BLSS区别于其他类型生保系统的重要标志。

BLSS在结构和功能上可以分为自养单元和异养单元两部分。

本文简单绘制了三种不同的系统构型。

在实际选择时,应根据任务需求选择系统综合质量最小的构型而不是单纯追求高封闭度。

系统设计过程应遵循物质平衡的基本原则,尤其是与航天员生命息息相关的O2平衡和水平衡。

【总页数】5页(P372-376)【关键词】生物再生生命保障系统;封闭度;物质平衡;O2平衡;水平衡【作者】刘红;胡恩柱;胡大伟;Manukovsky N.S.;Kovalev V. S.;Gurevich Y. L.【作者单位】北京航空航天大学生物与医学工程学院,北京100083;Institute of Biophysics, SB of RAS, Krasnoyarsk,660036, Russia【正文语种】中文【中图分类】R852.83【相关文献】1.生物再生生命保障地基实验系统气密性评价 [J], 胡大伟;付玉明;杜小杰;张金晖;刘红2.发现人类第二次生命细胞和再生物质实现器官二次生命接力——在第九届全国烧伤创疡学术会议上的演讲 [J], 徐荣祥3.生物再生生命保障系统中小麦秸秆好氧生物处理及其微生物群落演替 [J], 刘佃磊;王律杰;董迎迎;谢倍珍;刘红4.深空探测生物再生生命保障系统研究进展和发展趋势 [J], 刘红;姚智恺;付玉明5.深空探测生物再生生命保障系统研究进展和发展趋势 [J], 刘红;姚智恺;付玉明因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

NASA载人探索任务环控生保技术最新进展

NASA载人探索任务环控生保技术最新进展
管春磊
【期刊名称】《国际太空》
【年(卷),期】2022()7
【摘要】1引言载人航天装备研制过程中,以航天器环境控制与生命保障装备为典型代表的技术是空间站和深空载人航天器最为核心的技术之一,其装备的发展速度和成熟度必将牵制总体工程研制的发展速度,也直接关系到执行飞行任务航天员的生命安全。

近些年,随着世界航天大国纷纷将目光瞄准近地轨道以远的月球和深空,以美国为代表的国家持续推动与之相关的“环境控制与生命保障技术”(ECLSS,简称“环控生保技术”)。

【总页数】7页(P53-59)
【作者】管春磊
【作者单位】中国航天员科研训练中心
【正文语种】中文
【中图分类】F42
【相关文献】
1.长期载人航天环控生保备件物资管理分析技术的比较
2.NASA深空探索任务对环控生保系统的需求分析及研发策略（上）
3.NASA深空探索任务对环控生保系统的需求分析及研发策略（下）
4.载人飞船环控生保分系统研制及飞行结果分析
5.载人飞船环控生保自学习智能决策支持系统的设计与实现
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NASA探索外星生命计划

NASA探索外星生命计划近年来，随着对外太空的探索不断深入，人类对于外星生命的存在开始产生浓厚兴趣。

NASA（美国国家航空航天局）作为世界上最具实力的航天机构之一，一直以来都致力于探索外星生命的计划。

NASA探索外星生命计划是一个综合性的项目，旨在寻找外太空中是否存在生命的证据，进一步揭示宇宙中生命的起源和进化过程。

该计划包括通过太空探测器和望远镜观测宇宙，派遣宇航员进行太空任务以及研究和实验室分析等方面。

首先，NASA通过太空探测器和望远镜观测宇宙，寻找外太空中适宜生命存在的条件。

例如，开展对于火星、土卫二等地的探测任务，分析其地质、气候、水文等因素，以确定是否有适合生命生存的环境。

NASA还计划将多个探测器送往木卫二，这个卫星上拥有大量可能存在液态水的海洋，也为宇宙中是否存在生命提供了一个重要的研究对象。

其次，派遣宇航员进行太空任务也是NASA探索外星生命计划的重要组成部分。

宇航员可以携带各种科学实验设备，进行样本的采集和研究，深入了解外太空环境中的化学、物理等因素，以及有无生命的存在迹象。

例如，NASA的国际空间站项目就是一个重要的实验平台，宇航员在其中进行了许多有关生命存在的实验，以期能够找到外太空中的生命线索。

此外，NASA还投入大量的资金和人力资源进行研究和实验室分析，以进一步探索外星生命。

例如，科学家们使用最先进的技术手段，对已有的行星样本、陨石等进行分析和检测，试图找到反映生命存在的痕迹。

此外，NASA在地球上设置了多个实验室，模拟外太空环境下的条件，进行各种生命实验，以期发现外太空中的生命。

除了以上任务，NASA还通过与其他国家和机构的合作，共同开展国际合作项目，以加强对外太空生命探索的力量。

例如，NASA与欧洲航天局（ESA）联合发起了“火星2020”任务，旨在通过火星车勘探更多的火星地貌与地质，以及为未来火星探索任务提供支持。

总之，NASA探索外星生命计划是一个综合性、系统性的科学项目，其目的是为了揭示宇宙中是否存在生命的踪迹，进一步探索生命的起源和进化过程。