摘要：在新一轮太空竞赛日趋激烈的当下，美国NASA正面临一个出人意料的技术短板：生物再生生命支持系统的发展严重滞后。一项由包括NASA研究人员在内的科学家团队进行的最新研究表明，美国在这一关键技术领域的投资不足和政策失误，可能导致其在与中俄等国的长期太空探索竞争中失

信息来源：https://www.scmp.com/news/china/science/article/3323460/us-scientists-find-critical-gaps-holding-back-nasa-moon-plan-china-races-ahead

在新一轮太空竞赛日趋激烈的当下，美国NASA正面临一个出人意料的技术短板：生物再生生命支持系统的发展严重滞后。一项由包括NASA研究人员在内的科学家团队进行的最新研究表明，美国在这一关键技术领域的投资不足和政策失误，可能导致其在与中俄等国的长期太空探索竞争中失去优势。这一发现不仅质疑了美国重返月球计划的可持续性，更揭示了华盛顿在制定太空战略时存在的系统性问题。

当中国和俄罗斯正在联手推进月球研究基地建设，并在生物再生技术方面取得显著进展时，美国却因为预算削减和项目调整而在这一决定性技术领域落后。研究团队指出，这种技术差距不仅影响NASA当前的太空居住能力建设，更可能在未来的深空探索竞争中让美国处于不利地位。

生命支持技术的战略重要性

生物再生生命支持系统被认为是实现长期太空居住的核心技术之一。与传统的携带式生命支持设备不同，这类系统能够通过生物过程循环利用空气、水和废物，创造一个相对封闭的生态循环系统。对于月球基地、火星殖民地等长期太空任务而言，这项技术的重要性怎么强调都不为过。

传统的太空任务主要依靠从地球携带的资源，但这种模式在长期任务中既不经济也不现实。每将一公斤物资送到月球轨道的成本约为10万美元，而送到火星的成本更是高达数十万美元。因此，开发能够就地利用资源并实现生命支持系统自我维持的技术，成为各航天大国竞相争夺的制高点。

NASA在过去几十年中曾经在这一领域投入巨大资源，包括著名的"生物圈2号"项目以及国际空间站上的各种生命支持系统实验。然而，由于预算压力和政策调整，许多相关项目被削减或终止，导致美国在这一关键领域的技术积累出现断层。

研究团队在分析中特别指出，过去的研究和政策决定——特别是资金削减和项目取消——给NASA目前的太空居住能力造成了"严重差距"。这种差距不仅体现在技术水平上，更体现在工程经验和系统集成能力的缺失。

中俄联盟的技术优势

插图：刘家权

与美国形成鲜明对比的是，中国和俄罗斯在生物再生生命支持技术方面的投入正在稳步增加。中国在其空间站项目中大量应用了生命支持循环技术，包括水回收系统、氧气生成系统和废物处理系统。这些技术不仅在轨道应用中得到验证，也为未来的月球和火星任务奠定了基础。

俄罗斯凭借其在空间站运营方面的丰富经验，在生命支持系统的可靠性和长期运行方面具有独特优势。俄罗斯的电解制氧系统、水回收系统等技术在国际空间站上运行多年，积累了大量宝贵数据和工程经验。

更令人关注的是，中俄两国已经宣布联合建设国际月球科研站的计划。这一项目不仅涉及月球表面基地的建设，还包括开发可持续的生命支持系统。两国在这一领域的合作不仅能够共享技术和成本，还能够加速相关技术的发展和应用。

中国在地面模拟实验方面也取得了重要进展。"月宫一号"生物再生生命支持系统地面实验装置成功完成了长达370天的密闭试验，验证了生物再生技术在长期封闭环境中的可行性。这类地面验证实验为未来的太空应用提供了重要的技术储备和工程经验。

美国政策调整的历史教训

美国在生物再生生命支持技术方面的滞后并非偶然，而是多年来政策摇摆和资源配置不当的结果。回顾历史，NASA在这一领域曾经处于全球领先地位，但由于政治环境变化和预算压力，许多重要项目被迫中止。

最典型的例子是NASA的先进生命支持系统项目。这一项目在1990年代和2000年代初期获得了大量投资，开发出了多项创新技术。然而，随着政策重点的转移和预算削减，该项目在2010年代初期被大幅缩减，许多技术团队被解散，相关研究被迫中断。

另一个重要因素是美国航天政策的频繁变化。从小布什政府的"星座计划"到奥巴马政府的小行星捕获任务，再到特朗普政府的重返月球计划，每一次政策调整都会导致资源重新配置和项目重新规划。这种政策不稳定性严重影响了长期技术项目的连续性发展。

研究人员指出，生物再生生命支持系统的开发需要长期持续的投入和积累，短期的政策调整和预算削减往往会造成不可逆转的技术损失。一旦核心技术团队解散，重新建立相同水平的研发能力往往需要数年时间。

技术差距的具体表现

当前美国在生物再生生命支持技术方面的差距主要体现在几个关键领域。首先是系统集成能力的不足。虽然美国在某些单项技术上仍然领先，但在将各种技术整合为完整系统方面缺乏经验。

其次是长期运行验证的缺失。生命支持系统的可靠性需要通过长期运行来验证，但美国缺乏足够的地面试验设施和在轨验证平台。相比之下，中国的"月宫一号"和俄罗斯的地面模拟设施都进行了长期连续试验。

第三是生物技术应用的滞后。现代生物再生生命支持系统越来越依赖生物技术，包括微生物处理、植物栽培、藻类培养等。美国虽然在基础生物技术方面领先，但在太空应用的工程化方面落后于竞争对手。

最后是产业化能力的不足。生命支持系统的大规模应用需要强大的产业化能力，包括标准化生产、质量控制、成本优化等。美国在这方面的产业基础相对薄弱。

重塑竞争优势的紧迫性

面对日益激烈的太空竞争，美国需要在生物再生生命支持技术方面采取紧急行动。研究团队建议，NASA应该重新评估其技术发展战略，将生命支持系统作为优先发展领域。

这种紧迫性不仅来自技术竞争的压力，更来自未来太空探索任务的现实需求。NASA的"阿提米斯"登月计划和火星探索计划都需要可靠的生命支持系统支持。如果在这一关键技术上依赖其他国家，将严重影响美国太空探索的独立性和安全性。

从更广阔的战略角度看，生物再生生命支持技术不仅关系到太空探索，也涉及国家安全和经济利益。掌握这一技术的国家将在未来的太空资源开发和太空殖民竞争中占据优势地位。

同时，这一技术领域的发展还能带动相关产业的创新和发展，包括生物技术、环境工程、自动化控制等领域。通过加大投入，美国不仅能够重新获得技术领先地位，还能够培育新的经济增长点。

研究团队强调，时间窗口正在快速缩小。随着中俄等国在这一领域的快速发展，美国必须尽快采取行动，否则可能面临在未来太空竞争中的被动局面。只有通过持续的投入和系统性的技术发展，美国才能在新一轮太空竞赛中保持其领导地位。

来源：人工智能学家