實踐十號上的十個“箱子”

安利

我國首顆微重力科學(xué)實驗衛(wèi)星——實踐十號于4月6日成功發(fā)射，在順利完成12天太空飛行后，其回收艙于18日返回地球。實踐十號利用太空中微重力等特殊環(huán)境完成19項科學(xué)實驗，下面就是實踐十號所搭載的一些空間實驗載荷箱。

1.煤燃燒箱

在太空中燒煤有什么科學(xué)含量嗎？當(dāng)然有。煤燃燒是一個復(fù)雜的過程，地面上的條件會掩蓋人們對燃燒基本過程的認識，而在太空中把重力因素排除之后，其燃燒機制和特點以及物性參數(shù)的測量會發(fā)生怎樣的改變？這些研究成果對于提高地面煤燃燒的效率，減少污染物的生成是非常有意義的。

2.Soret實驗箱

這一實驗項目與石油開采密切相關(guān)。要想盡可能準確地預(yù)測油田中的石油組分分布和油氣界面位置，進而指導(dǎo)石油的開采并降低開采成本，就需要Soret系數(shù)，即熱擴散系數(shù)的準確數(shù)據(jù)。然而，在地面常重力條件下無法獲得不受對流干擾的理想熱擴散過程，也難以得到Soret系數(shù)的準確數(shù)據(jù)。來自中外的石油樣品可在太空微重力環(huán)境下進行準確測量。

3.非金屬材料燃燒箱

非金屬材料在微重力下的燃燒實驗是針對載人航天器的防火問題而設(shè)計的。航天器艙內(nèi)起火是載人航天器面臨的最大威脅之一，此前國際上已有過慘痛教訓(xùn)。通過觀察微重力條件下材料著火、燃燒以及煙氣析出的規(guī)律，并對比重力條件下的燃燒規(guī)律，有助于掌握各種非金屬材料的防火特性，從而服務(wù)于我國未來的空間站建設(shè)。

4.胚胎培養(yǎng)箱

實踐十號搭載著一個裝有數(shù)千枚2細胞小鼠早期胚胎的胚胎培養(yǎng)箱。衛(wèi)星上天十幾小時后，研究人員從傳回的圖像中發(fā)現(xiàn)，小鼠細胞開始分裂發(fā)育，從2細胞到4細胞、8細胞……到60小時后，有些小鼠細胞已發(fā)育成囊胚。對樣本進行回收后，還將進一步分析判斷太空環(huán)境是促進還是抑制了胚胎的發(fā)育，其機理又是什么。

5.家蠶培養(yǎng)箱

已有研究表明空間環(huán)境能夠誘變家蠶，但是，誘變過程中哪些基因發(fā)生了變化，蛋白的種類和豐度都是未知因素。在空間環(huán)境中連續(xù)培養(yǎng)家蠶胚胎12天，研究其基因表達的特征，并可將這些研究結(jié)果和方法推廣到其他的生物研究之中，探究長期微重力狀態(tài)、空間輻射、超真空等不同于地面的因素對動物生命活動將產(chǎn)生哪些影響。

6.干細胞箱

人類要想在宇宙空間中長期生存，就需要研究解決一系列空間生命課題，如失重、真空、宇宙輻射、高溫（或低溫）等宇宙環(huán)境因素對生命過程的影響。這一實驗是國際上首次開展的微重力條件下造血與神經(jīng)干細胞三維培養(yǎng)研究，揭示微重力下細胞三維生長的基本規(guī)律及其對自我更新、分化與功能的影響，探索解決目前干細胞非分化性增殖、高效定向分化、三維組織構(gòu)建等世界性難題的新途徑。

7.高等植物箱

植物內(nèi)在的遺傳機制會怎樣適應(yīng)地球上從未有過的微重力新環(huán)境和晝夜及四季周期的變化？此前進行的多次空間植物生長試驗雖已取得進展，但還沒有完全闡明微重力對植物生長發(fā)育的影響，尤其是對于開花途徑的誘導(dǎo)。此次研究將從一個全新角度認識微重力條件下光周期誘導(dǎo)高等植物開花的分子機理。

8.膠體材料箱

膠體是指某種微小顆粒分散在另一種溶液中，微粒尺寸在納米到微米之間。由于膠體晶體結(jié)構(gòu)排列的周期恰好為光波波長數(shù)量級，可以改變光傳輸路徑，因此被稱為光子晶體。光子晶體可能代替半導(dǎo)體，成為新一代信息承載和傳輸媒介。在微重力條件下研究膠體粒子在固態(tài)、液態(tài)界面上的自組裝行為，在國際上尚屬首次。

9.輻射基因盒

裝有小鼠細胞和果蠅培養(yǎng)設(shè)備，通過檢測太空旅行前后小鼠細胞和果蠅的樣本，定量研究空間輻射對基因組的作用和遺傳效應(yīng)，尋找新的空間輻射敏感標志生物分子，為太空輻射的風(fēng)險和防護研究提供新的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和檢測手段。

10.多功能爐

多功能爐是供材料科學(xué)研究使用的，其中將進行8種新材料、新工藝的研究，包括半導(dǎo)體材料、合金材料以及金屬材料。在地球表面，由重力效應(yīng)而產(chǎn)生的浮力對流、重力密度分層等現(xiàn)象，會對材料的性能和質(zhì)量產(chǎn)生影響。而在微重力環(huán)境下開展晶體生長研究，可排除浮力對流和重力沉淀效應(yīng)的干擾，獲得地面重力場中難以生長的高質(zhì)量材料。

【責(zé)任編輯】龐 云