動植物生長、人造重力……“問天”實驗大揭秘

文/航科

▲ 生命生態(tài)實驗柜

▲ 生物技術實驗柜

▲ 科學手套箱與低溫存儲柜

太空實驗少不了各種新鮮事，而這次神舟十四號航天員“簽收”問天實驗艙，將利用它主要面向空間生命科學研究。具體能干什么呢？我們來看看權威“爆料”。

中國科學院是載人航天工程三大發(fā)起部門之一，牽頭負責空間應用系統(tǒng)。而空間應用系統(tǒng)中，問天實驗艙任務以生命科學和生物技術研究為主，科研人員在空間生命科學與生物技術、微重力流體物理、空間材料科學、空間應用新技術試驗等4 個研究方向上規(guī)劃部署了10 余個研究主題，據(jù)悉已立項40 余項科學項目。中國空間站建成后，科研人員將持續(xù)論證、滾動實施相關科學項目。

為保證科學任務順利開展，不斷產(chǎn)出科學成果，中科院空間應用系統(tǒng)在問天實驗艙部署了生命生態(tài)實驗柜、生物技術實驗柜、科學手套箱與低溫存儲柜、變重力科學實驗柜等科學實驗設施，還配置了艙內(nèi)外應用任務共用支持設備，聯(lián)合支持科學項目在軌全任務鏈實施。

生命生態(tài)實驗柜以多種類型的生物個體（如植物種子、幼苗、植株，兼顧小型動物）為實驗樣品，計劃開展擬南芥、線蟲、果蠅、斑馬魚等動植物的空間生長實驗，希望揭示微重力對生物個體生長、發(fā)育、代謝的影響，促進人類對生命現(xiàn)象本質(zhì)的理解。此外，實驗將研究空間輻射生物學和亞磁生物學效應與機制，探索建立應用型受控生命生態(tài)系統(tǒng)，為航天員在軌輻射損傷評估、防護提供科學依據(jù)。

生物技術實驗柜以組織、細胞和生化分子等不同層次多類別生物樣品為對象，開展細胞組織培養(yǎng)、空間蛋白質(zhì)結(jié)晶與分析、蛋白與核酸共起源和空間生物力學等實驗，重點探索3個方面：探索微重力環(huán)境下細胞生長、分化規(guī)律和機制，為人類健康、生殖發(fā)育提供理論基礎；探索重力效應對生命起源和進化的影響；力爭在高效蛋白質(zhì)/多肽藥物、納米晶骨骼生物技術等方面取得突破性發(fā)現(xiàn)，對指導組織工程、生物醫(yī)藥的研究和應用發(fā)揮重要作用。

科學手套箱為開展實驗提供潔凈密閉空間和溫濕度環(huán)境控制，又配置靈巧機械臂，具備細胞級精細操作能力。其中，手套箱為航天員操作多學科實驗樣品提供安全、高效支持。低溫存儲裝置具有3 個典型低溫存儲溫區(qū)——零下80 攝氏度、零下20 攝氏度、4 攝氏度，能夠滿足不同實驗樣品的低溫存儲需求。

變重力科學實驗柜為科學實驗提供0.01g 至2g 的高精度模擬重力環(huán)境，采用先進的無線傳能和載波通信技術，支持開展微重力、模擬月球重力、模擬火星重力等不同重力水平下的復雜流體物理、顆粒物質(zhì)運動等科學研究。

此外，科研人員在艙外空間應用系統(tǒng)部署了能量粒子探測器、等離子體原位成像探測器，用于獲取空間質(zhì)子、電子、中子、重離子和等離子體等環(huán)境要素數(shù)據(jù)，為航天員健康、空間站安全運營提供保障支持，還可用于空間環(huán)境基礎研究。

▲ 變重力科學實驗柜外表很萌

▲ 變重力科學實驗柜打開

今年中國空間站將完成建造，成為國家太空實驗室，將持續(xù)滾動開展大規(guī)模的空間科學實驗與技術試驗，有望在宇宙起源演化、物質(zhì)本質(zhì)規(guī)律、人類太空長期生存等重大前沿科學問題上取得重大發(fā)現(xiàn)和科學突破，預期會突破和掌握高精度時頻系統(tǒng)、太空智能制造、新一代信息、新材料制備等自主可控的關鍵核心技術，有力推動生物、能源、醫(yī)藥、材料、信息等產(chǎn)業(yè)發(fā)展，為解決國家重大戰(zhàn)略需求和經(jīng)濟社會發(fā)展做出獨特貢獻。

可以說，隨著太空實驗任務越來越繁重，我們會看到越來越多的“新型航天員”上天，他們是專職太空科研人員，將與載人航天事業(yè)相互促進，共同攀上科技新高地。

▲ 科學實驗柜地面測試