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生物科技行业美国建于亚利桑那
州图森市以北沙漠中的生物圈号
是一座
美国建于亚利桑那州图森市以北沙漠中的生物圈2号是壹座微型人工生态循环系统,因把地
球本身称作生物圈1号而得此名.它由美国前橄榄球运动员约翰·艾伦发起,且和几家财团联手
出资,委托空间生物圈风险投资X公司承建,历时8年,耗资1.5亿美元.
1991年9月26日4男4女共8名科研人员首次进驻生物圈2号,1993年6月26日走出,停留共计21
个月,在各自的研究领域内均积累了丰富的科学数据和实践经验.来自英国,墨西哥,尼泊尔,南斯拉夫和美国
等5国的4男3女共7位实验人员在对首批结果进行评估且改进技术后,于1994年3月6日二次进驻,工作
10个月后于1995年1月走出.他们在这期间对大气,水和废物循环利用及食物生产进行了广泛而系统的科
学研究.生物圈2号是世界上最大的闭式人工生态系统.它使人类首次能够在整体水平上研究生态学,从而开
辟了了解目前地球生物圈全球范围生态变化过程的新途径.更为重要的是,它将作为首例永久性生物再生式
生保系统的地面模拟装置而有可能应用于人类未来的地外星球定居和宇宙载人探险.
壹,概况
占地1.28公顷的生物圈2号的地上部分为涂有粉剂的立体钢架构型,配有双层玻璃窗板;地面部分为焊
接不锈钢板,且用钢垫密封.总体积约为180000m3.其内部主要由7种生态群落区和俩个大气扩张室(也称作
肺)组成.此外,仍设有能量中心和冷却塔等设施.其外观及有关结构参数如表1和图1所示.
为了减轻立体结构的负荷,生物圈2号的内部压力略高于周围大气压.众所周知,温度改变必然导致压力
变化,而这种伸缩中的压力变化足以破坏玻璃窗板(计算值极易超过kPa).为了解决这壹矛盾,没有像通常那
样采取抵抗压力的措施,而是为该圈装配了俩个称为肺的体积可变室,以使大气在恒压下胀缩.俩肺就如
同巨大活塞通过密封膜连接在气缸上壹样,上下垂直运动距离约达15m.活塞重量产生相对于周围大气压力
的内部正压.正压具有俩大优点:不论什么地方有泄漏,内部大气就会向外扩散从而保证排除外界污染;活塞
的持续下滑则表明某处出现泄漏.俩肺的体积占到该圈密闭体积的30%.
除上述设施外,其内部仍包括分析,医疗,兽医,监控,维修,锻炼,影视等室,分布在不同部位.
和地球生物圈类同,生物圈2号在物质上闭环,通过工程手段禁止它和外界大气和地下土壤进行物质变
换.在能量上开环,允许太阳光通过玻璃结构供植物进行光合作用,同时引入电能供技术系统操作运转.在信
息上也同样开环,通过计算机系统,电话,摄像,电视和外界进行数据信息交换,且通过电视能够和外界工作人
员及亲属进行面对面的交谈,仍可放映电影和收见商业电视节目.电能及热控能源从外界通过气密装置输送
进来,当进行能量转移时,不允许内外流体进行任何形式的交换或混合.
表2圈内大气温度,压力及重量范围
生物群落温度(°C)最高最低大气成分压力(kPa)百分比(%)总重量(kg)
热带雨林3513O21810205131800
热带草原/3813N2675176
海洋/沼泽CO200300367
沙漠432H2O1782021761
集约农业区3013Ar0810921782
居住区3515总量8824100
生物圈2号的神经系统是壹个完整的计算机数据采集和控制系统,它是从位于居住区的指挥室辐射出
的微处理机网络系统.这壹内部神经系统通过信息通路和外界附近的飞行控制楼内的计算中心相联通.
该楼作为分析中心而成为生物圈1号和2号间获取分析数据及通讯的主要窗口.居住区内的指挥室通过遍布
圈内的5000多个传感器(每15分钟记录壹次且读入无限增长数据库)能够有效地控制所有主要的操作参数,
如温度,湿度,光强,水流量,pH值,CO2浓度,土壤湿度,仪器运作状态等,且能进行数据传感器及所有报警装
置的状态显示.每件装置均有手动控制开关以防神经系统任何部位的失灵.
尽管整个圈内为热带气候,但由于不同生物群落的冷暖要求不同,因此,各自又有相对独立的温度.由于
生物圈2号位于海拔1200m的沙漠上,其外围大气压不是标准压力101.3kPa,而仅约为88.2kPa,因此,其内
压只
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