在太空看世界，了解會(huì)更全面深入

張?zhí)锟?/p>

北京時(shí)間2023年10月26日11時(shí)14分，搭載神舟十七號(hào)載人飛船的長(zhǎng)征二號(hào)F遙十七運(yùn)載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火發(fā)射，飛赴天宮空間站。19時(shí)34分，神舟十六號(hào)航天員乘組打開(kāi)“家門(mén)”，歡迎遠(yuǎn)道而來(lái)的神舟十七號(hào)航天員乘組。

神舟十七號(hào)航天員乘組在完成與神舟十六號(hào)航天員乘組在軌輪換后，將在空間站駐留約6個(gè)月，開(kāi)展各種實(shí)（試）驗(yàn)。在具體的科研上，神舟十七號(hào)航天員乘組將開(kāi)展涉及微重力基礎(chǔ)物理、空間材料科學(xué)、空間生命科學(xué)、航天醫(yī)學(xué)、航天技術(shù)等領(lǐng)域的大量空間科學(xué)實(shí)（試）驗(yàn)。6個(gè)月的時(shí)間，將有利于他們完成許多在地面模擬空間狀態(tài)下難以完成的任務(wù)。

現(xiàn)在，太空中只有兩個(gè)空間站在運(yùn)營(yíng)，一是國(guó)際空間站，預(yù)計(jì)運(yùn)營(yíng)到2031年；另一個(gè)就是中國(guó)的天宮空間站，設(shè)計(jì)的使用時(shí)間為15年。如果加上此次對(duì)空間站的維護(hù)、維修，如通過(guò)出艙活動(dòng)進(jìn)行艙外試驗(yàn)性維修和未來(lái)常態(tài)性的維修，天宮空間站將有可能延長(zhǎng)使用多年。

這也意味著，未來(lái)20年，天宮空間站是主要的空間研究基地。有了這個(gè)基地，就能進(jìn)行多種多樣的空間科學(xué)研究。而在太空看世界，當(dāng)然有不同的視角和結(jié)論。

此前，在空間站里“出差”的神舟十六號(hào)航天員乘組與地面科技人員密切配合，進(jìn)行了多種空間應(yīng)用項(xiàng)目研究，總共開(kāi)展了110個(gè)航天醫(yī)學(xué)、生命生態(tài)、生物技術(shù)、材料科學(xué)、流體物理、流體力學(xué)、航天技術(shù)等空間實(shí)（試）驗(yàn)和8項(xiàng)人因工程技術(shù)研究（人因工程，即工效學(xué)，是研究人與系統(tǒng)其他元素之間的交互作用的科學(xué)領(lǐng)域），獲取了大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。有一些實(shí)驗(yàn)樣品已隨神舟十六號(hào)飛船下行，部分項(xiàng)目取得階段性應(yīng)用成果。

空間站具有長(zhǎng)期的微重力、強(qiáng)輻射、劇烈溫差變化等多種環(huán)境因素，這些條件復(fù)合在一起，創(chuàng)造了地球?qū)嶒?yàn)室難以具備的實(shí)驗(yàn)條件。地球上常見(jiàn)的重力作用會(huì)帶來(lái)不同的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，如燒水時(shí)，水會(huì)沸騰，氣泡會(huì)上浮；水和油的混合物，靜置時(shí)會(huì)分層；植物發(fā)芽時(shí)，會(huì)向上生長(zhǎng)、向下扎根。但是，在太空，火苗呈球形，火勢(shì)也不會(huì)像在地球上那樣快速蔓延。原因在于，太空中火焰周?chē)患訜岬目諝獠辉僖驗(yàn)槊芏鹊牟煌a(chǎn)生對(duì)流。

就生命科學(xué)而言，極為重要的一項(xiàng)研究是水稻在太空的培育和生長(zhǎng)。在天宮空間站，完成了水稻從種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)、抽穗和結(jié)籽全生命周期的培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)并通過(guò)獲取圖像進(jìn)行分析。同時(shí)，完成了剪株后空間再生稻成功培育，并結(jié)出了成熟的種子，即二茬稻。此外，還在軌研究了微重力對(duì)擬南芥種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)和不同3個(gè)生物鐘調(diào)控的開(kāi)花關(guān)鍵基因的觀察與分析，并在軌采集了樣品。

研究人員特別對(duì)微重力對(duì)水稻的生長(zhǎng)影響進(jìn)行了觀察研究。空間微重力對(duì)水稻的多種農(nóng)藝性狀，包括株高、生長(zhǎng)速率、開(kāi)花時(shí)間、種子發(fā)育過(guò)程等多方面都會(huì)產(chǎn)生影響。水稻的株型變得更為松散，開(kāi)花時(shí)間也略有提前。而且，水稻的根在空間站中有各個(gè)方向的生長(zhǎng)，有向下的，有向上的，也有向各個(gè)方向的，但是在地面上的重力定向下，水稻的根是向下生長(zhǎng)的。在空間站，水稻的莖上長(zhǎng)了很多根，另外還發(fā)出了很多側(cè)枝，這些都是微重力影響的結(jié)果，在地面上也是沒(méi)有的。通過(guò)對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)水稻在地面培育的更好方式。

神舟十七號(hào)航天員乘組在空間站駐留6個(gè)月，還可以對(duì)生命科學(xué)有更多的研究，例如對(duì)航天員本身健康的研究。太空飛行會(huì)損害人類的免疫系統(tǒng)，這些變化在航天員返回地球后仍能持續(xù)存在很長(zhǎng)時(shí)間。事實(shí)上，一半的阿波羅宇航員在返回地球后報(bào)告了受到細(xì)菌或病毒感染，這表明他們的免疫功能受到了抑制。

北京時(shí)間2023年10月31日8時(shí)11分，神舟十六號(hào)載人飛船返回艙在東風(fēng)著陸場(chǎng)成功著陸，現(xiàn)場(chǎng)醫(yī)監(jiān)醫(yī)保人員確認(rèn)航天員景海鵬、朱楊柱、桂海潮身體健康狀況良好，神舟十六號(hào)載人飛行任務(wù)取得圓滿成功。現(xiàn)在，神舟十六號(hào)航天員乘組返回地球，也就有了不同視角的對(duì)人的研究，這就是航天員在太空駐留時(shí)間對(duì)生命和生理的影響。這3名航天員在軌駐留了154天，其中航天員景海鵬執(zhí)行過(guò)4次飛行任務(wù)，累計(jì)在軌執(zhí)行任務(wù)時(shí)間超過(guò)200天，是目前為止在太空時(shí)間最長(zhǎng)的中國(guó)航天員。

與其他國(guó)家的宇航員相比，景海鵬在太空的時(shí)間不是最長(zhǎng)的。時(shí)間最長(zhǎng)的是1996年被美國(guó)國(guó)家航空航天局選為第16批宇航員之一的佩姬·惠特森，一共執(zhí)行過(guò)4次太空任務(wù)，在太空停留673天8小時(shí)49分，進(jìn)行過(guò)10次太空行走，創(chuàng)造了多項(xiàng)紀(jì)錄。此外，美國(guó)宇航員斯科特·凱利也曾在國(guó)際空間站連續(xù)駐留340天，保持著美國(guó)宇航員單次航天任務(wù)最長(zhǎng)時(shí)間的紀(jì)錄。

航天員身處太空環(huán)境，本身就具有解讀生命的不同視角。迄今比較全面的一項(xiàng)研究是美國(guó)國(guó)家航空航天局對(duì)斯科特·凱利及其雙胞胎兄弟馬克·凱利進(jìn)行的對(duì)照研究。2015年3月至2016年3月，斯科特·凱利在國(guó)際空間站停留340天，同期馬克·凱利生活在地球。在此期間，研究人員對(duì)兩人的身體狀況進(jìn)行了比較研究。

在太空中近一年的工作，使斯科特·凱利出現(xiàn)體重下降、頸動(dòng)脈擴(kuò)張、DNA甲基化水平變化、腸道菌群改變等。其中的一些指標(biāo)在他返回地球的6個(gè)月內(nèi)恢復(fù)到以前水平，但仍有一些指標(biāo)未恢復(fù)，一些基因表達(dá)存在干擾。例如，他的染色體上的端粒在太空期間明顯延長(zhǎng)，在回到地球后又迅速恢復(fù)，且還縮短了一些。

后期，如果對(duì)神舟十六號(hào)航天員進(jìn)行太空環(huán)境和地球環(huán)境的對(duì)照研究，也可能得到第一手研究結(jié)果。當(dāng)然，這是一個(gè)時(shí)間積累的問(wèn)題。但是，如果沒(méi)有上天的經(jīng)歷，就只有在地球上以模擬的方式進(jìn)行太空研究。

最近，瑞典卡羅林斯卡學(xué)院的研究人員采用一種被稱為“干浸入”的方法來(lái)刺激人體失重，以模擬太空微重力環(huán)境對(duì)人生理的影響。他們找來(lái)8名健康的志愿者，觀察這些志愿者在干浸入期間第7天、第14天和第21天，以及暴露后1周時(shí)采集的血液樣本中T細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄變化。

研究結(jié)果表明，在第14天，T細(xì)胞經(jīng)歷了最顯著的變化，開(kāi)始變得更像所謂的初始T細(xì)胞，即它們還沒(méi)有遇到任何入侵者。這意味著它們需要更長(zhǎng)的時(shí)間才能被激活，并在對(duì)抗腫瘤細(xì)胞和感染方面變得不太有效。或許，這就是人經(jīng)過(guò)太空環(huán)境后免疫力下降的原因之一。

在太空環(huán)境看待地球，也有其他的角度。例如，如何從太空角度來(lái)驗(yàn)證地球上是否有生命存在，同時(shí)也能探索太空中的其他星球是否有生命存在。

地球上有生命，但是這只是人在地球上觀察到的證據(jù)。如果在太空中能驗(yàn)證地球上存在生命，就既能說(shuō)明科學(xué)研究結(jié)果是可以從不同角度得到重復(fù)驗(yàn)證的，也為人類探索其他星球提供類似的路徑和方式，因?yàn)榇朔N驗(yàn)證方法也能證明其他星球有無(wú)生命。

30年前，美國(guó)著名天文學(xué)家、天體物理學(xué)家卡爾·薩根就是這么做的。1989年，美國(guó)的伽利略號(hào)探測(cè)器發(fā)射升空，執(zhí)行環(huán)繞木星的任務(wù)，預(yù)計(jì)于1995年抵達(dá)目的地。卡爾·薩根和其同事認(rèn)為，伽利略號(hào)上的儀器能夠?qū)?zhǔn)地球進(jìn)行觀測(cè)，可能會(huì)找到地球生命的明確證據(jù)。因此，他們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)方案。

果然，人們從航天器的光譜儀中發(fā)現(xiàn)了一些證據(jù)，包括氧氣、水蒸氣、冰和雪，以及二氧化碳、甲烷和其他溫室氣體。此外，伽利略號(hào)的成像系統(tǒng)還發(fā)現(xiàn)了云層、海洋、海岸線和巖石表層。當(dāng)時(shí)的成像技術(shù)分辨率并不能檢測(cè)到實(shí)際的生命形式，如人和動(dòng)物，但是成像技術(shù)和光譜儀等儀器能夠發(fā)現(xiàn)電磁信號(hào)，其振幅以脈沖的形式變化。這些電磁信號(hào)在當(dāng)時(shí)被廣泛用于無(wú)線電和電視廣播，而且這被視為一種已知不會(huì)自然發(fā)生的光電類型。

這些研究結(jié)果“強(qiáng)烈暗示”地球確實(shí)存在生命，研究結(jié)果發(fā)表于1993年10月21日的《自然》雜志。此后，應(yīng)用太空探索的方式，天文學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)圍繞太陽(yáng)系外恒星運(yùn)行的一些行星可能存在生命，但是這些生命未必是智能生命，或許是簡(jiǎn)單生命。

中國(guó)現(xiàn)在有能力將航天員送上太空，并且建有自己的空間站，也就為在太空研究和觀察其他星球提供了可靠和重要的基礎(chǔ)。從太空角度觀察世界和其他星球，也許能讓人類對(duì)宇宙的了解更為全面和深入，也有助于保護(hù)地球這個(gè)美麗的家園。

（責(zé)任編輯：白玉磊）