摘要：目的研制长效专用控释肥料,为受控生态生保系统中高等植物的生长提供养分资源。方法根据产品技术指标和性能要求,提出设计方案,经过原料筛选、组分配比、颗粒制作和包膜等工艺过程,研制成长效专用控释肥料,最后对产品进行养分释放规律实验和植物栽培实验。结果产品中含氮(N18.0%、磷(P2O5)14.3%、钾(K2O)12.6%、钙(Ca)2.6%、硫(S)3.5%、镁(Mg)0.12%,微量元素适量;产品颗粒大小均匀,直径为2.5～4.0mm;20～25℃条件下,10、20、30、40、50d内肥料累积释放量分别为7.9%、21.6%、40.5%、50.2%、60.9%;利用该肥料培养生菜,整个45d的生育期内植株没有出 现养分缺乏现象,长势良好。结论研制的长效专用控释肥料性能技术指标满足植物生长需求,产品设 计方案合理,能够作为受控生态生保系统中高等植物生长的养分资源。

摘要：目的研制成C2H4去除装置,去除密闭环境植物生长过程中不断产生的微量C2H4气体,为受控生态生保系统大气控制提供有效的方法。方法根据产品技术指标和性能要求,提出设计方案,并完成产品的加工、安装与调试,最后进行低浓度C2H4去除的验证试验。结果该装置系统运行良好,其能耗、体积、降解C2H4能力等均满足设计要求。在气体流速为1.0～3.0L/min、相对湿度20%、灯源功率48W条件下,C2H4浓度从0.034mg/kg降至0.010mg/kg以下;从降解产物来看,除CO2和H2O外,基本上无其它有毒副产物产生。结论该装置结构设计合理,C2H4去除效率高,可作为受控生态生保系统植物栽培体系中微量CH污染气体的去除装置。

摘要：目的设计并验证满足受控生态生保系统集成试验中大气、水以及食物循环需求的植物部件,探索多种高等植物高效生产模式,评估植物连续生产能力。方法以人的营养需求为基础,设计植物栽培面积及种类;通过2人30天CELSS试验平台筛选出适应密闭环境的植物种类,在"绿航星际"-4人180天CELSS集成试验中对植物的生长及生产能力进行验证。结果筛选出25种适应CELSS的植物并优化了栽培条件,评估和比较了不同类植物的生产能力及收获指数,部分粮食及油料作物产量未达预期。结论设计并验证了植物部件在CELSS中的长期运行能力,证明平衡阶段195.36m2可以满足该系统中乘员55%的食物需求,其中28.5m2的种植面积可以完全满足4人对新鲜蔬果的需求。

摘要：废水循环利用是受控生态生保系统(environmental control and life support system,ECLSS)的关键技术之一.设计了空间废水组合生物处理系统,由两个序批间歇式反应器(sequencing batch reactor,SBR)、供氧部件、在线监测与控制部件等组成.利用该系统可同时处理卫生废水和尿液,降解卫生废水中的化学需氧量(chemical oxygen demand,COD),转化尿液中尿素生成硝态氮(NO-3),形成植物种植营养液.废水处理系统稳定运行后,模拟卫生废水COD去除率达到99.34%,出水NO-3浓度1 626.71mg/L,氮素转化率达到87.2%.对SBR中微生物的种群结构进行了分析,卫生废水反应器中γ-变形菌纲的Pseudomonas、Arenimonas属微生物占73.3%,尿液废水反应器中β-变形菌纲的Thauera、Nitrosomonas、Comamonas属微生物占48.8%,这些微生物对维持空间废水生物处理系统的正常运行具有重要作用.

摘要：迄今为止,航天食品研究和飞行食谱的设计都强调了食品的功能和营养,还未对人类在太空中的进食体验给予足够关注。面向长期载人航天飞行任务,为保障航天员营养健康,亟需改善航天员在太空中的进食体验。太空厨房提供航天员在执行航天飞行任务时进行饮食准备和就餐的环境及其配套设备。太空厨房设备配置的合理性直接影响航天员在轨工作的效率、进食体验和营养健康。该文聚焦于如何提高和增进航天员在轨长期生活饮食保障水平和感受,总结了航天食品发展及具有良好感官品质的航天食品加工技术;根据食品加工处理方式,太空厨房设备需实现的基本功能包括加热、冷藏、饮水分配、发酵、焙烤及餐余垃圾处理等,其中餐余垃圾处理设备主要功能是抑菌防霉和高效压缩,避免破坏舱内环境,节约舱内有限的活动空间;航天饮水供给与在轨回收技术对于维持水平衡及节约上行补给载荷起关键作用。长保质期航天食品研发需要兼顾食用安全性及营养素稳定性;适应微重力环境、在轨使用方便高效、轻量化、绿色节能及多功能集成化是太空厨房设备的设计与研制原则。受控生态环境下食材在轨种植、食品在轨制备及智能太空厨房是未来面向月球基地、载人火星探测等长期载人航天工程太空厨房的发展趋势。

摘要：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。

摘要：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。

摘要：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。

摘要：目的面向星球基地生命保障系统的工程应用需求,探索物化再生生保与生物再生生保技术的整合方法,考察多乘员、中长期受控生态生保系统运行规律。方法设计并建成具备环境控制、物质循环以及应急生保功能的大型密闭生态循环系统试验平台,并通过拟人试验(40 d)与载人试验(180 d)的流程设计,量化考核物质循环从物化再生逐渐过渡到生物再生并维持平衡的协同匹配规律。结果 220 d的全封闭试验期间,密闭系统内环境参数控制在安全水平,基本实现人和植物生存环境的独立有效控制;载人试验期间物质流循环总体平稳,实现大气和水的100%再生,食物闭合度达到55%,同时可资源化固废回用率达到87.7%。结论验证了受控生态生保系统全流程构建模式,积累了建设和运行经验,为后续工程化应用研究提供了借鉴和参考。

摘要：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。