2019年1月3日，嫦娥四號(hào)成功著陸在月球背面南極-艾特肯盆地馮·卡門撞擊坑的預(yù)選著陸區(qū)，這是人類首次實(shí)現(xiàn)在月背著陸。嫦娥四號(hào)在實(shí)現(xiàn)人類首次月背著陸探測(cè)外，還進(jìn)行了一項(xiàng)生物科普試驗(yàn)。在這個(gè)生物科普載荷里，攜帶了土豆、油菜、擬南芥、棉花、酵母和果蠅六種生物。希望能夠驗(yàn)證月球上植物、動(dòng)物和微生物的生長(zhǎng)情況。

在今年年初傳回的一張?jiān)囼?yàn)照片上顯示，科普載荷里的棉花種子長(zhǎng)出了一株綠葉，這也是在月面上長(zhǎng)出的第一道“綠色”。不過由于相機(jī)清晰度的原因，這張照片上有些信息一直沒有得到確認(rèn)。比如照片中的綠葉上面的陰影是怎么回事。

近日，研發(fā)團(tuán)隊(duì)通過三維重構(gòu)和數(shù)據(jù)分析，將這張圖片進(jìn)行了深度處理。發(fā)現(xiàn)這抹綠色其實(shí)是由兩片葉子組成的，而剛剛所說的陰影就是另外一片葉子的影子。同時(shí)，這張圖片上還展示了月球上植物根莖生長(zhǎng)的特點(diǎn)，再次證明了在月球上強(qiáng)輻射、低重力的環(huán)境下，仍然可以培養(yǎng)出植物。

試驗(yàn)成功了，但是大家可能不會(huì)想到，這個(gè)實(shí)現(xiàn)首次在月球上“種菜”的團(tuán)隊(duì)，其實(shí)并不是一個(gè)專業(yè)的航天隊(duì)伍。他們當(dāng)中的大多人甚至沒有與航天相關(guān)的背景，這也讓他們?cè)谘兄坪驮囼?yàn)的過程中，遇到了很多意想不到的困難。

沒有航天“背景”的太空追夢(mèng)人

從環(huán)境、機(jī)械、材料到生物學(xué)，這個(gè)十多個(gè)人的團(tuán)隊(duì)覆蓋了多種學(xué)科，卻沒有一個(gè)人是航天專業(yè)出身。三年前，嫦娥四號(hào)面向全社會(huì)公開征集生物科普試驗(yàn)載荷的方案，他們的創(chuàng)意在近300個(gè)方案中脫穎而出。這才讓這群航天的“門外漢”，第一次接觸到航天任務(wù)。

沒有專業(yè)的試驗(yàn)場(chǎng)地，也沒有專業(yè)的配套元件，已經(jīng)讓他們備受質(zhì)疑。而由于他們攜帶的是活的生物，會(huì)不會(huì)影響到嫦娥四號(hào)的總體任務(wù)，成了這個(gè)項(xiàng)目要面對(duì)的最大的爭(zhēng)議。

嫦娥四號(hào)科普試驗(yàn)載荷主任設(shè)計(jì)師 張?jiān)獎(jiǎng)祝阂驗(yàn)殒隙?號(hào)是國(guó)家的一個(gè)重要任務(wù)，容不得半點(diǎn)差錯(cuò)。會(huì)遭到質(zhì)疑，這個(gè)我們也是可以理解的。他們覺得我們哪里可能會(huì)出現(xiàn)問題，我們就去做實(shí)驗(yàn)去驗(yàn)證，不會(huì)出現(xiàn)這種問題。

團(tuán)隊(duì)里沒有人知道他們的命運(yùn)究竟會(huì)如何，兩年的時(shí)間里，他們只能一次次接受質(zhì)疑，面對(duì)質(zhì)疑，解決質(zhì)疑，來(lái)證明這個(gè)載荷的安全。

在這樣漫長(zhǎng)的拉鋸戰(zhàn)里，團(tuán)隊(duì)成員從最開始的六七十個(gè)人，到最后只有核心的十幾個(gè)人留了下來(lái)。而就在距離發(fā)射只有半年的時(shí)候，用于拍攝生物生長(zhǎng)情況的相機(jī)又出現(xiàn)了問題，讓他們?cè)僖淮蚊鎸?duì)功虧一簣的困境。

嫦娥四號(hào)生物科普試驗(yàn)載荷總設(shè)計(jì)師 謝更新：圖片傳不回來(lái)。這個(gè)時(shí)候大家都已經(jīng)很疲憊了。但是我和小核心的團(tuán)隊(duì)里面這幾個(gè)人，沒有一個(gè)人打退堂鼓，所有的人都堅(jiān)持到最后。

嫦娥四號(hào)科普試驗(yàn)載荷主任設(shè)計(jì)師 張?jiān)獎(jiǎng)祝簭膩?lái)沒想過（放棄）。我內(nèi)心一直覺得能上去，我也是奔著這個(gè)目標(biāo)來(lái)的。

2018年9月28日，距離發(fā)射只有70天，嫦娥四號(hào)任務(wù)總體和探測(cè)器系統(tǒng)的總師、總指揮決定一起開會(huì)，來(lái)商定這個(gè)科普載荷究竟是否能夠帶上月球。

經(jīng)過詳細(xì)的研討，專家認(rèn)為載荷符合標(biāo)準(zhǔn)，不會(huì)影響到嫦娥四號(hào)的任務(wù)總體，研制團(tuán)隊(duì)提著兩年的心也終于落了地。在生物試驗(yàn)科普載荷隨嫦娥四號(hào)啟程的前一天，謝更新對(duì)各任務(wù)系統(tǒng)的專家，說了幾句心里話。

嫦娥四號(hào)生物科普試驗(yàn)載荷總設(shè)計(jì)師 謝更新：我們的載荷要上天了，但是很有可能長(zhǎng)不出東西或者是失敗了，假如外面有人在嘲諷我們，批評(píng)我們的時(shí)候，希望你們也給我們解釋一下，我們是努力了，我們是用心了。

航天標(biāo)準(zhǔn)下 不斷做“減法”

事實(shí)上，他們不僅沒有影響嫦娥四號(hào)任務(wù)，還成功培養(yǎng)出了月球上的第一株植物，這和他們?cè)谘兄七^程中不斷地學(xué)習(xí)和適應(yīng)航天標(biāo)準(zhǔn)密不可分。

由于嫦娥四號(hào)原本是嫦娥三號(hào)的備份，所以它的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)已經(jīng)是固定的。留出來(lái)的載荷余量只有3公斤，空間高度也只有不到20厘米。在這樣近乎嚴(yán)苛的空間限制下，研制團(tuán)隊(duì)做了很多的平衡和取舍，其中有遺憾，也有收獲。

眼前這個(gè)只有一個(gè)手掌大小的板子，就是用來(lái)放置攜帶上月球生物的裝置。上面用來(lái)區(qū)分不同植物的格子，寬度只有7.5毫米，長(zhǎng)度也只有9毫米。也就是說，所有的植物種子都只能在這個(gè)指甲蓋大小的空間里生長(zhǎng)，而這也正是嫦娥四號(hào)留給這個(gè)科普載荷空間之“小”的縮影。

植物要選小的，動(dòng)物要選小的，謝更新說，他們?cè)具x擇的動(dòng)物是烏龜，希望能夠驗(yàn)證高等動(dòng)物在月球上的生存情況，同時(shí)也會(huì)有更好的展示效果。

嫦娥四號(hào)生物科普試驗(yàn)載荷總設(shè)計(jì)師 謝更新：我們開始半年甚至一年，都是以烏龜為主線，來(lái)設(shè)計(jì)生態(tài)系統(tǒng)。但是做完之后知道我們是10月10號(hào)就封蓋了，就上箭了，有將近兩個(gè)月12月8號(hào)才發(fā)射。要保證烏龜在里面呼吸氧氣。

也就是說，烏龜需要在密閉的空間里生存兩個(gè)月。然而由于空間不夠，罐子里的氧氣最多只能支撐烏龜生存20天。因此只能換一種耗氧量更小的動(dòng)物。

這也就意味著之前按照烏龜設(shè)計(jì)的生態(tài)系統(tǒng)都要推翻重來(lái)。像這樣的“彎路”團(tuán)隊(duì)其實(shí)還走了很多。最開始的時(shí)候，他們希望載荷里的生物能夠在月球上度過一個(gè)月夜，這樣就可以觀察它們?cè)谠聲兒驮乱怪g的生長(zhǎng)區(qū)別。

月球上的月夜溫度達(dá)到零下180度，同時(shí)月球上的一個(gè)晚上是地球上的14天，所以想要度過月夜，就必須攜帶電池，為熱控系統(tǒng)供電。

嫦娥四號(hào)生物科普試驗(yàn)載荷主任設(shè)計(jì)師 張?jiān)獎(jiǎng)祝何覀兓ǖ臅r(shí)間最多的是熱控和這個(gè)電池。17次的結(jié)構(gòu)優(yōu)化都是圍繞要么是熱控的需求，要么是電池的需求。

超過一年的時(shí)間，團(tuán)隊(duì)一直在各地尋找體積很小，但是能量卻足夠大的電池。然而當(dāng)他們終于找到了之后，這些電池卻因?yàn)槟芰棵芏忍?，未知性太大，沒有通過航天部門的可靠性驗(yàn)證。

盡管團(tuán)隊(duì)不得不接受載荷無(wú)法度過月夜的現(xiàn)實(shí)，但是這也讓這群原本航天的“門外漢”，真切地明白了什么是航天標(biāo)準(zhǔn)。就這樣團(tuán)隊(duì)成員開始了從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)到材料的不斷優(yōu)化，這也為他們最終能夠成功奔向月球奠定了基礎(chǔ)。

打破束縛 我們?cè)谠虑蛏?ldquo;種菜”

盡管因?yàn)闆]有接觸過航天任務(wù)，讓這群年輕人經(jīng)受了更多的考驗(yàn)和難關(guān)。但同時(shí)，也正是因?yàn)樗麄儧]有受到過航天任務(wù)的“約束”，反而提出了一個(gè)個(gè)天馬行空的創(chuàng)意，有些成為了解決問題的利器。

每天都在和眼前這些瓶瓶罐罐打交道的鄭先喆，從來(lái)沒有想過自己有一天會(huì)和航天兩個(gè)字有交集。

嫦娥四號(hào)生物科普試驗(yàn)載荷團(tuán)隊(duì)成員 鄭先喆：以前只是說從科教頻道或者書本上了解，去衛(wèi)星發(fā)射中心以前都不敢想，覺得那個(gè)地方特別神秘。

作為一個(gè)生物學(xué)博士，養(yǎng)活幾株植物并不是什么難事。但是這次在太空上“種菜”的任務(wù)，卻給鄭先喆出了不少難題。例如，為了防止土壤在奔向月球的路途中散落出來(lái)，就需要在上面蓋一層布固定住。如果用一般的紗布固定，盡管能夠保證土壤不會(huì)散落，但同時(shí)植物也無(wú)法生長(zhǎng)出來(lái)。

嫦娥四號(hào)生物科普試驗(yàn)載荷團(tuán)隊(duì)成員 鄭先喆：

因?yàn)椋啿嫉模┭厶×?，種子頂不出來(lái)，長(zhǎng)不出來(lái)就看不到，拍照拍不出來(lái)。一直說怎么辦。然后突然就想到就是我后面要加水，那么會(huì)不會(huì)有蓋在上面，然后水一溶它就消失了，會(huì)不會(huì)有這種材料。

通過查閱大量的資料，鄭先喆真的找到了這樣一種材料——用在刺繡工藝?yán)锏乃苊?。不過，它是不是真的可以用在生物科普試驗(yàn)載荷里，還需要經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

嫦娥四號(hào)生物科普試驗(yàn)載荷團(tuán)隊(duì)成員 鄭先喆：也不清楚這個(gè)材料溶解會(huì)不會(huì)影響植物生長(zhǎng)，或者對(duì)植物有毒害。

經(jīng)過反復(fù)的實(shí)驗(yàn)，鄭先喆終于確認(rèn)水溶棉不會(huì)對(duì)植物造成危害，可以作為固定土壤的材料。就這樣，這個(gè)看似簡(jiǎn)單但是高效的解決方案成了科普載荷成功的關(guān)鍵。

類似這樣“接地氣”的創(chuàng)意還有很多。盡管大家都沒有航天任務(wù)的經(jīng)驗(yàn)，但是這也恰恰給了年輕人足夠的空間去大膽想象。

嫦娥四號(hào)生物科普試驗(yàn)載荷總設(shè)計(jì)師 謝更新：我們不是以常規(guī)的航天的思路去想這些問題，因?yàn)檫@個(gè)團(tuán)隊(duì)大家都是很年輕，他思路不受約束。他們一提完之后馬上給我發(fā)信息，然后做實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)拿出來(lái)可以，那么就這樣定了。

2019年1月7日，當(dāng)月球上的科普載荷傳回的照片中顯示棉花種子成功發(fā)芽的時(shí)候，證明了這個(gè)創(chuàng)意無(wú)限的團(tuán)隊(duì)兩年的付出得到了回報(bào)。

對(duì)于這個(gè)不是專業(yè)的航天團(tuán)隊(duì)中的一些人來(lái)說，這次科普試驗(yàn)可能是他們?nèi)松形ㄒ灰淮谓咏盏臋C(jī)會(huì)，而他們也用堅(jiān)持和創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了普通人也能探索宇宙的夢(mèng)想。

（封面圖片來(lái)自攝圖網(wǎng)）