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前言

长久以来，人类都渴望冲出地球，向太空进发，从火箭、卫星，到载人航空、空间站，科学界一步一个脚印，对太空的探索已经取得了惊人的成绩。

然而，有一个问题至今悬而不决，那就是人类太空中的生存问题。

毕竟，要想走出地球，必须有能力建造出完整的生态系统，这样才能在太空中自给自足、长期发展。

33年前，美国便耗资1.5亿美元，建造出一个封闭的空间，将四男四女送进去，整整生活了两年，但实验的结果，却有些出人意料。

那么，美国为什么要做这个实验？这八个人的生活到底怎样呢？

探索封闭生态，各国竞争激烈

2014年，美国科幻电影《星际穿越》火遍全球，片中一组宇航员通过穿越虫洞来为人类寻找新家园。

无论是探索星球，还是长时间航行，完整的生物圈都非常重要，所谓生物圈，指的是有机物、微生物和环境的总称，地球便是最大的生物圈。

生物圈结构复杂，包罗万象，想要人为打造非常困难，但人类却一直没有停止在这方面的探索。

早在1972年，前苏联科学家便在西伯利亚建造了一个生物圈，代号为BIOS-3。

这个生物圈占地约315立方米，可供三个人生存。

虽然面积不大，但里面却有一个大型泳池，还利用藻类生物为其提供氧气，最长的实验持续了180天。

当时正处于美苏冷战的白热化阶段，两国在军事、科技、航空等领域进行着激烈的较量，于是，美国也开始在人造生物圈上进行深入研究。

1989年，美国宇航局牵头开始了生物圈试验。

只不过，这次实验的规模较小，仅在两个活动房大小的空间内进行，研究人员在这一环境下观测废水处理和空气净化的情况。

结果不出所料，数据显示，种植植物能够极大改善人造生物圈的空气质量和居住者的身体健康。

虽然实验最终失败，却为人造生态圈提供了经验。

进入21世纪后，这方面的研究也从停止，2007年，加拿大科学家便设计、建造了一座名为生物气候室的生态馆。

生物气候室里有许多6米高的柱子，柱子里装满了沙土，每根柱子的重量都达到10吨以上。

科学家利用相关装置，将沙土由零下40摄氏度，逐渐升温至60摄氏度。

并同时观察生物气候室内氧气浓度、动植物生长情况、水面高度等，以研究温度对整个生物圈所造成的系统性影响。

要知道，如今地球气温逐年升高，气候变化已经成为全球性问题，加拿大的这个场馆，是第一个以这种方式建立地球气候模型的实验室。

通过这种方式，科学家也能从一定程度上预测地球生态环境的变化趋势。

当然了，相较于以上这些实验，我们今天要讲的生物圈2号，无疑规模更加庞大，也更为引人注目。

生物圈2号：惊人的构想

美国德州的石油大王爱德华·巴斯对生态研究颇有兴趣，他一直致力于打造出一个“微缩地球”，将整套生态系统搬进一个封闭的空间。

为此从1984年开始，巴斯便与大量生态学专家合作，开始建造“生物圈2号”。

为什么叫生物圈2号呢？

首先，地球是最大的生物圈，也就是生物圈1号，巴斯认为，自己的试验基地，必须能够完全实现自给自足，成为除地球外唯一一个大型生物圈。

其次，按照计划，生物圈2号是一个更大项目的开始，根据实验结果，将进一步建造更多的生物圈。

生物圈2号耗资1.5亿美元，共花了7年时间建造，而参与到这一项目的，包括全球最顶尖的一批生态学家，以及最具创新能力的工程师。

生物圈2号位于美国亚利桑那州郊外的一片沙漠中，占地约两个足球场大小，从天空俯瞰下去，它就像科幻片里建设在外星球的空间站，十分具有未来感。

生物圈2号是个完全封闭的生态系统，四周都由高高的水泥墙遮挡，顶部为双层夹胶玻璃，地面部分为焊接不锈钢板。

而内部则全方位模拟了自然界的生态环境，包括水、土壤、空气、植物，甚至还有森林、海洋和湖泊。

生物圈中，生物自然是最重要的一环。

生物圈2号里，同时存在着超过4000个物种，动植物便有3000多种，另外还有1000多种微生物，包括细菌、真菌、孢子、微藻等等。

相对于地球，生物圈2号从规模上自然是小巫见大巫。

不过，一眼望去，生物圈2号中，既有参天大树，也有低矮的灌木丛，有干燥的沙漠，也有湿润的雨林。

且各个不同的生态区相对独立，各种生物群落有序地分布在不同地点，显得错落有致。

不仅如此，在生物圈2号中，还有占地2000平方米的大农场。

里面的土壤十分肥沃，可以用来种植各种作物，如此一来，人类长期在里面生存，食物也能得到保障。

可以说，生物圈2号就像人类对外星生活的一次提前探索，因此，也得到了全世界的关注。

1991年，令人激动不已的实验计划也正式开始了。

八人订居其中，问题接踵而至

1991年9月26日，生物圈2号前聚满了记者，在无数闪光灯下，4男、4女共8名科学家缓步踏入门内。

随即大门逐渐关闭，这个宏大的计划，就此拉开了帷幕。

按照最初的设想，8个人将各司其职、分工合作，在生物圈2号中生活两年。

由于生物圈2号的气密性极佳，每年对外泄漏空气都不超过10%，因此，将他们称作与世隔绝，实在是毫不为过。

一开始，科学家们信心十足，每天上午他们早早起床，检查设备、维护系统、播种作物，忙得不亦乐乎。

而到了下午，他们则待在实验室里，分析得来的第一手资料，研究生物圈2号中土壤、空气的变化，并将其记录在案。

最初的几个月就这样一晃而过，他们的行动完全自由，而生物圈2号也保持着相对稳定，似乎实验能够一帆风顺地进行下去。

然而，随着时间的推移，问题开始接踵而至。

首当其冲的便是粮食问题，由于生物圈2号是一个封闭系统，科学家们不能携带农药、化肥进入，因此他们只能用传统的生物防治法解决虫害。

可是，这些办法对于害虫作用有限，很多粮食作物很快被害虫咬死，他们建立的农业系统，仅能勉强维持80%的能量供应，而且还呈明显的下滑趋势。

于是，科学家们不得不忍饥挨饿，过上节食的生活，原先健硕的他们，开始迅速消瘦，出现了严重的营养不良现象。

除了食物，空气的问题更加严峻。

一开始，生物圈2号里的氧气浓度为21%，与外界保持一致。

然而，几人生活了一段时间后，氧气浓度却开始迅速下降。

对于普通人而言，这样的氧气浓度是致命的，与此同时，二氧化碳的浓度也骤增。

由于缺氧，8名科学家时常疲倦、晕眩，不仅无法继续从事研究，甚至连日常生活都不能保证。

无奈之下，外界只好向生物圈2号内部输送氧气，通过“作弊”的方式，才暂时解决了这场灾难。

时间越来越接近两年的期限，生物圈2号内部的乱象也越来越多。

比如大量植物、动物死亡，而牵牛花却疯狂生长，蟑螂、蚂蚁等动物也迅速繁衍，生态系统的平衡遭到打破，科学家的生存空间也遭到侵占。

到后来，生物圈2号的大门打开得愈发频繁，外界的干预也越来越多。

但即便如此，科学家们的生活却不断恶化，人类赖以生存的水、空气和粮食都得不到基本保障，科学家们甚至游走在死亡的边缘。

最终，在接近两年时，他们向外界求救，主动离开了生物圈2号，这场轰轰烈烈、声势浩大的实验，也就此以失败告终。

为何会失败？

对于全球的“观众”来说，生物圈2号的失败无疑令人失望，但对科研工作者而言，从失败中总结原因和吸取教训才是最关键的。

首先，生物圈2号在设计空气循环系统时考虑欠佳，忽略了重要的影响因素。

我们都知道，在自然界中，氧气和二氧化碳是在动植物、微生物间不断循环的，但在生物圈2号里，细菌分解有机质，消耗了大量氧气，释放出二氧化碳。

按理说，这些二氧化碳应该被植物吸收，通过光合作用，重新变成氧气，实现循环。

然而，生物圈2号四周的混凝土高墙却可以与二氧化碳产生化学反应，将其吸收。

于是，二氧化碳无法继续释放到空气中，植物的光合作用难以进行，人类也因此缺乏氧气。

其次，在设计生态系统时，生物种类关系出现了失调。

生物圈2号里的生物，多数都是生产者，动物、真菌、细菌的数量和种类相对较少，于是引发了一系列连锁反应。

缺少昆虫传粉，植物只开花不结果，缺少细菌真菌分解，落叶堆积如山，无法滋养土地，缺少生态系统中的平衡，某些没有天敌的动物大量繁衍。

最后，生物圈2号里的资源分配也有很大的不足。

地球孕育着70亿人口，看上去资源非常紧张，但实际上考略到地球的面积，人均资源拥有量还是相当可观的。

但生物圈2号的资源，不管是水还是空气，要想供8个人长期生存，还是严重不足的。

月宫一号：前路漫漫，继续探索

生物圈2号的失败，令星际移民从梦想回归到现实，人们意识到，以如今的科技水平，想要脱离地球，仍然没有可行性。

当然了，科学家们也没有因受挫而停下脚步，恰恰相反，他们在这一领域内进行了更加深入的研究，其中，我国的“月宫一号”正走在世界前列。

和生物圈2号想要打造一个“微缩地球”不同，月宫一号采取完全相反的设计思路，它聚焦于有限适宜生存空间内的小环境，用更小的体积，解决更大的问题。

月宫一号由一个综合舱和两个植物舱组成，麻雀虽小五脏俱全。

月宫一号内，拥有着居住间、洗漱间、工作间，还有废物处理室，功能非常完善。

月宫一号最令人引以为傲的便是它的生物再生生命保障系统，简称BLSS。

这是全世界目前最先进的闭环回路生命保障技术，想要长期在外太空生存，这也是不可或缺的一项技术。

BLSS中，绿色植物起到了重要的中转作用。

这些植物经过特殊选育，能够在狭小、密闭、零重力、强辐射的空间下生长，还能起到大气净化、水分再生以及粮食生产等作用。

经层层筛选、培育，我国科学家共找到了小麦、大豆、玉米等五种粮食作物，以及15种蔬菜和1种水果，经实验，它们都能在月宫一号中正常生长。

与此同时，月宫一号还采用了高闭合度集成设计，以保障系统内100%再生的水和空气。

而食物也实现了55%的再生率，整个系统的总闭合度高达97%，远超美国和前苏联同样项目的水准。

结语

生物圈2号，是一场先驱者般的尝试，耗费巨资的实验虽然没能取得预期效果，但给后人留下的启发却异常宝贵。

如今，生物圈2号已成往事，但科学研究从未终止，中国的月宫一号似乎探索出了一条全新的道路。

随着中国科技的不断提高，相信在封闭生态系统上也会取得进一步突破，等到星际航行成为现实的那一天，如何在外太空生存的问题，恐怕也将迎刃而解。

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