在2025年的深空探测任务中，宇航员需在飞船内驻留数月甚至数年，传统“开环式”生命保障系统（依赖地面补给）已无法满足需求。中国新一代载人飞船通过“物理化学再生+生物再生”的闭环生态技术，实现了水、氧气和食物的98%循环利用，为长期载人航天任务提供了关键支撑。

物理化学再生系统：水与氧气的精准循环
物理化学再生系统是闭环生态的基础，其核心是通过“电解水制氧+二氧化碳还原”技术，实现水与氧气的自给自足。例如，飞船内的“固态聚合物电解质电解槽”，可将宇航员呼出的水蒸气与尿液中的水分电解为氢气和氧气，氧气直接供宇航员呼吸，氢气则用于“萨巴蒂尔反应器”，与二氧化碳反应生成水和甲烷。实测显示，该系统的氧气回收率达95%，水回收率达98%，每日仅需补充0.5升水即可维持3名宇航员的生存需求。

此外，系统还集成了“分子筛吸附技术”，用于去除空气中的微量污染物（如甲烷、氨气等）。例如，飞船内的“金属有机框架材料（MOF）吸附床”，可通过孔隙结构选择性吸附有害气体，吸附容量是传统活性炭的10倍，且可重复使用超过1000次。

生物再生系统：从实验室到太空的植物工厂
生物再生系统是闭环生态的升级方向，其通过在飞船内种植植物，实现食物生产与二氧化碳吸收的双重功能。新一代飞船搭载了“模块化植物工厂”，采用LED光照、营养液栽培和AI环境控制技术，可在微重力环境下种植小麦、水稻、蔬菜等作物。

例如，植物工厂内的“多层立体栽培架”，通过红蓝光谱LED灯提供光合作用所需光照，光照强度与波长可根据植物生长阶段动态调整；营养液则通过“微流控技术”精准输送至根系，避免浪费。实测显示，单位面积作物产量较地面提升30%，且生长周期缩短20%。例如，在模拟火星任务中，植物工厂每日可生产1.5公斤新鲜蔬菜，满足宇航员20%的维生素需求。

更关键的是，生物再生系统还实现了“植物-微生物”的协同循环。例如，植物根系分泌的有机物可被特定微生物分解为无机盐，重新用于营养液配制；而微生物代谢产生的二氧化碳则可被植物吸收，形成“碳-氧”闭环。这种“生态链式反应”显著提升了系统的稳定性。

长期驻留验证：从6个月到3年的技术跨越
新一代飞船的生命保障系统已通过“6个月地面模拟”与“3年轨道预测”的双重验证。例如，在地面模拟舱中，3名志愿者连续驻留180天，系统运行稳定，未出现水、氧气或食物短缺；而轨道预测模型则显示，系统在3年任务周期内的故障率低于0.1%，满足火星探测等长期任务需求。

一位参与研发的科学家评价道：“闭环生命保障系统的意义，不仅在于减少地面补给压力，更在于让宇航员在太空中获得‘家的感觉’。当他们能吃到新鲜蔬菜、呼吸到清新空气时，心理状态会显著改善，这对长期任务的成功至关重要。”