揭秘“月宫一号”植物舱II的植物照明技术

5月15日上午，北京航空航天大学的“月宫一号”进行的为期370天的、世界上时间最长的“月宫365”实验获得圆满成功，再次刷新了人类密闭生存的世界纪录。央视《新闻联播》、央视新闻频道等权威媒体特别报道，引发世界关注。


“月宫一号”由1个综合舱和2个植物舱组成，总面积160平方米，总体积500立方米。综合舱包括居住间、人员交流和工作间、洗漱间、废物处理和昆虫间。每个植物舱分隔为2个植物间，可根据不同植物生长需要独立控制环境条件。

如何在外太空的环境下种植植物？在完全没有太阳光的情况下，需要完全使用人工光源系统满足所有这些植物的生长所需，且严格限制能耗、放热，对灯具的光质、光强、光均匀度、寿命，以及防水等级和安全等级要求也非常高，还要求可长期连续不间断工作，可智能控制和手动控制自由切换。目前，只有LED照明有可能解决上述问题。




经过多次商讨与测试，舱内最终植物生长光源工程设计方案采用145只1米长100W智能4通道植物生长光源（灯具），162只1.2米120W智能4通道植物生长光源（灯具），6个采用2.4G6Lowpan无线通讯协议的无线智能网关，2个无线路由器组网。

由于植物舱Ⅱ中需要种植几十种如大豆、油莎豆等粮食作物，以及辣椒、茄子、西红柿等茄果类作物和油菜、生菜、荆芥等叶菜作物。因此，针对不同类型的作物、不同生长周期、不同时段，方案采用独立的“多通道‘’无线调光方式，以保障植物舱Ⅱ内各种植物对光的需求。

“月宫一号”植物舱II的地面模拟太空生存系统的植物生长光源工程，采用4通道独立调控且峰值波长的组合符合植物光合作用吸收响应曲线，实现了在一个植物照明灯具（系统）上可以根据不同的作物的光合作用特征，在光质、光周期以及光量子通量密度上进行自由调控，为不同作物的光配方的研宄工作建立了系统基础。

照明系统为实验的完成提供了光源支撑，带来的效益保障了“月宫365”实验中30种作物的正常生长所需的光源，为保障4人370天的生存所需蔬菜、水果和粮食做出了贡献。

<p style="margin: 25px 8px 0px; padding: 0px; max-width: 100%; clear: both; min-height: 1em; color: rgb(51, 51, 51); font-family: -apple-system-font, BlinkMacSystemFont, " helvetica="" neue",="" "pingfang="" sc",="" "hiragino="" sans="" gb",="" "microsoft="" yahei="" ui",="" yahei",="" arial,="" sans-serif;="" font-size:="" 17px;="" letter-spacing:="" 0.544px;="" box-sizing:="" border-box="" !important;="" word-wrap:="" break-word="" !important;"="">借助LED照明在农业领域的应用，人类甚至可以在太空、荒漠、戈壁等非可耕地里进行作物生产，因此植物工厂被国际上公认为设施农业的高级发展阶段，是衡量一个国家农业高技术水平的重要标志之一。此次“月宫365”实验中，四人所食用的粮食、蔬菜、水果全部由系统中利用半导体光源循环再生，实现了世界上最高的食物供给率，最高的闭合度。实验的成功不仅推动了中国航天深空探测技术的发展，更是半导体照明在农业领域应用的重大突破。