“月宮一號”是北京航空航天大學建立的空間基地生命保障人工閉合生態系統地基綜合實驗裝置，是一個密閉艙系統，用於開展月球基地生命保障系統的地基試驗研究。
“月宮一號”是基於生態系統原理將生物技術與工程控制技術有機結合，構建由植物、動物、微生物組成的人工閉合生態系統，人類生活所必需的物質，如氧氣、水和食物，可以在系統內循環再生，為人類提供類似地球生態環境的生命保障。
“月宮一號”是一個密封的系統，也就是說，在實驗運行期間，與外界不發生氣體交換。已建成並投入實驗的“月宮一號”一期包含了一個植物艙(58平米，三層立體栽培，種植面積69平米）和一個綜合艙（42平米），可以為3位志願者提供生命保障。
項目背景
隨着載人航天技術的飛速發展，“建成具有自主知識產權的生物再生生命保障系統，解決建立月球基地生態環境中的關鍵性理論與技術問題，為建立火星長期居住基地解決生態生命保障問題”被列為我國空間科技發展的戰略目標之一。
儘管我國的生物再生生命保障系統研究取得了一定的成果，但與其他航天大國相比，在相關領域的研究仍處於比較滯後的階段。直至2013年，我國所進行的生物再生生命保障系統集成試驗，基本上利用植物解決了人在封閉環境下的呼吸問題，但是真正意義上的可實現滿足人的主要營養需求、高閉合度的生物再生系統密閉實驗還尚未開展。
自2004年起，北航劉紅教授團隊瞄準國家載人深空探測重大需求，懷揣着月球夢，團結協作，堅韌拼搏，經過近10年的執着奮鬥，系統開展了BLSS從單元關鍵技術到系統基礎理論與系統基礎調控方法的研究，建立了面向空間生命保障的BLSS基本理論和技術體系及研究方法，2013年10月研製出地基綜合試驗系統——“月宮一號”，2014年1月-5月成功進行了我國首次長期高閉合度集成試驗，密閉試驗持續了105天，研究結果將為我國今後深空探測生命保障提供理論和基礎技術。
月球基地生命保障系統
宇航員要離開地球，在遙遠的太空中生存，離不開氧氣、水和食物。
在我國神舟系列飛船、國際空間站、蘇聯/俄羅斯和平號空間站中，通常會攜帶全部物資，或通過物理化學方式再生氧氣和水，而宇航員吃的食物只能一次性攜帶充足，不能再生。然而，如果人類在不遠的未來，進更行長時間、更遠距離的太空探索，例如構建月球、火星基地，由於路途遙遠，食物完全通過攜帶儲存供給，或進行地面定期補給將變得十分昂貴且很難實現。因此，僅僅依靠攜帶或物理化學再生方式滿足生命保障需求，載人深空探索幾乎不可能實現。
（圖片來源於網絡）
解決辦法是依靠“生物再生”的方式，在月球、火星基地，或是飛向火星的飛船中，構建一個類似地球生物圈的小型生態系統。科學家們把這樣一個小型生態系統稱為“生物再生生命保障系統”。“生物再生生命保障系統”是基於生態系統原理將生物技術與工程控制技術有機結合，構建由植物、動物、微生物組成的人工生態系統，人類生活所必需物質在系統內循環再生，為人類提供類似地球生態環境的生命保障。
在這樣一個系統真正飛向太空之前，我們需要在地面構建一個一模一樣系統，進行一系列實驗研究，為將來人類真正在太空居住提供保障。因此，北京航空航天大學生物與醫學工程學院環境生物學與生命保障技術實驗室劉紅教授研究團隊，集成近10年來的研究成果，構建了我國第一個、世界第三個生物再生生命保障地基有人綜合實驗系統——空間基地生命保障人工閉合生態系統地基綜合實驗裝置“月宮一號”。目前正在開展105天密閉有人實驗，今後還將擴建並陸續開展系列有人實驗，為月球基地等深空探測活動提供技術支撐。
“月宮一號”3D設計圖
“月宮一號”一期照片
“月宮一號”是一個密封的系統，也就是說，在實驗運行期間，與外界不發生氣體交換。已建成並投入實驗的“月宮一號”一期包含了一個植物艙(58平米，三層立體栽培，種植面積69平米）和一個綜合艙（42平米），可以為3位志願者提供生命保障。
參與“月宮一號”105天試驗的志願者
在“月宮一號”的生物再生生命保障系統中，栽培了糧食作物、蔬菜和水果，飼養了動物（黃粉蟲），還有微生物來降解廢物。植物不僅能夠給宇航員提供食物，還可以通過光合作用產生氧氣、通過蒸騰作用獲得純淨的飲用水。植物中人不吃的部分，比如作物的秸稈、蔬菜的根和老葉敗葉，可以被用來飼養動物，為宇航員提供優質的蛋白和更合理的氨基酸配比。最後，剩下的植物不可食部分，人的排泄廢物，廚餘/生活垃圾，被送進微生物降解環節，微生物可以分解被固定的碳，變成二氧化碳進入到空氣中重新被植物利用進行光合作用；從尿液中回收水和氮素以及經過生物淨化後的衛生廢水，用於灌溉培養植物。植物吸收了這些廢物處理產生的二氧化碳和水，又可以不斷生長出新的食物。這樣，就形成了“月宮一號”里物質的閉合循環。
