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现实中成功的封闭生态系统是前苏联的BIOS-3系统与中国的月宫一号。
BIOS-3系统
BIOS-3系统是位于俄罗斯克拉斯诺亚尔斯克生物物理研究所的一个实验性封闭生态系统,它始建于1965年,于1972年完工。BIOS-3由一个315立方米的地下钢结构组成,最多可容纳3人,最初用于开发封闭的生态人类生命支持生态系统。它分为四个隔间,其中一个是船员区,船员区由三个单人舱、一个厨房、盥洗室和控制室组成。最初,一个隔间是藻类培养机,另外两个是用于种植小麦或蔬菜的环境控制温室。生长在两个环境控制温室中的植物贡献了大约25%的空气循环。后来,藻类培养器被转化为第三个环境控制温室。每个隔间都由20kW氙气灯提供与太阳光相当的光线水平,使用水套冷却。该设施使用400kW电力,由附近的水力发电站提供。
BIOS-3系统中小球藻用于回收人类呼吸的空气,吸收二氧化碳并通过光合作用补充氧气。藻类是在人造光下在堆叠的水箱中培养的。为了实现氧气和二氧化碳的平衡,一个人需要8平方米的裸露小球藻。在催化剂存在下加热至600°C以净化空气中更复杂的有机化合物。水和营养物质被提前储存起来,也被回收利用。到1968年,水循环系统的效率已达到85%。(国际空间站加装了盐卤处理器组件之后水循环利用率达到98%)干肉被输入到设施中,尿液和粪便通常被干燥和储存,而不是被回收。
BIOS-3设施进行了十次载人封闭实验,机组人员为一至三人。最长的三人机组实验持续了180天(1972-1973年)。这些设施至少在1984年之前一直用于测试。
1986年,克拉斯诺亚尔斯克生物物理研究所(IBP)所长、BIOS项目的开发人员约瑟夫·吉特尔森(JosefGitelson)博士会见了奥列格·加赞科(OlegGazenko)、马克·尼尔森(MarkNelson)、约翰·艾伦(JohnAllen)和其他参与生物圈二号的人,从而促成了进一步的合作。1989年,来自生物圈二号的一个小组参观了BIOS-3设施。马克·尼尔森(MarkNelson)和约翰·艾伦(JohnAllen)已经认识到BIOS-3设施和相关数据对生物圈二号的重要性
1991年,BIOS-3成为国际封闭生态系统中心的一部分,该中心是俄罗斯科学院生物物理研究所西伯利亚分院的一个分支机构。2005年,与欧洲航天局合作,恢复了以种植植物和回收废物为重点的封闭生态系统研究。
月宫一号
月宫一号是中华人民共和国为建设月球基地而设立的生命保障研究实验装置,其位于北京航空航天大学学院路校区内,占地160平方米/500立方米,总有效空间约142平方米。可完全模拟月球环境的封闭设施。由两个58平方米的植物舱、一个42平方米的居住舱(三间卧室、餐厅、浴室和垃圾处理室)组成。
该实验室由北京航空航天大学(BUAA)的刘宏设计。该实验室是一种生物再生生命支持系统(BLSS),是世界上第三个,也是中国第一个。
它以封闭设施模拟人员在没有外部输入(电力/能源除外)的情况下执行长期任务时的状况。三名船员中,消耗的食物的55%将在内部生产,并由储备平衡。氧气将通过植被隔间再生,水将在内部循环。船员的废物被堆肥。北京航空航天大学称之为世界上第一个成功的四生物链环的人工封闭生态系统。(美国的生物圈二号未能达到预期目的,BIOS-3设施需要从外部输入干肉。)