首位載荷專家在“天宮”究竟干些啥

為中國(guó)空間站夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙配置的多個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜。

中國(guó)載人航天工程辦公室供圖

太空實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的選取，主要是圍繞國(guó)內(nèi)外前沿?zé)狳c(diǎn)方向和重大需求開展科學(xué)項(xiàng)目論證、遴選。如在空間生命科學(xué)領(lǐng)域，科學(xué)家面向空間生命孕育、合成生物制造與制藥、復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)等方向，規(guī)劃相應(yīng)研究主題和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目群，進(jìn)行太空實(shí)驗(yàn)。

(資料圖片僅供參考)

呂從民 空間應(yīng)用系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師、中國(guó)科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心研究員

5月30日，神舟十六號(hào)載人飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，此次神舟十六號(hào)航天員乘組首次包含“航天駕駛員、航天飛行工程師、載荷專家”3種航天員類型，也是我國(guó)航天飛行工程師和載荷專家的首次太空飛行。同時(shí)，跟隨神舟十六號(hào)載人飛船一同飛天的，還有5項(xiàng)生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)物資。這些實(shí)驗(yàn)物資重約23.6千克，體積約95升，其中包括了6個(gè)定制貨包。

為什么要在太空開展生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)?空間應(yīng)用系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師、中國(guó)科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心研究員呂從民解釋：“生命是最復(fù)雜的物質(zhì)存在形式之一，在空間特有的微重力、宇宙輻射和磁場(chǎng)變化條件下，研究人和多種生物響應(yīng)，是深入探究生命現(xiàn)象本質(zhì)的重要途徑，也是人類實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期太空探索活動(dòng)的基礎(chǔ)?！?/p>

線蟲、擬南芥成為太空“?？汀?/p>

繼神舟十五號(hào)載人飛行任務(wù)啟動(dòng)空間站三艙科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜后，隨著神十六乘組的到來，實(shí)驗(yàn)艙將再次迎來線蟲實(shí)驗(yàn)。在“空間輻射暴露引起線蟲發(fā)育過程DNA損傷修復(fù)及細(xì)胞凋亡影響研究”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，一個(gè)裝載著4種線蟲的線蟲芯片實(shí)驗(yàn)盒被帶上太空。

科研人員將利用全自動(dòng)微流控系統(tǒng)對(duì)線蟲個(gè)體的在軌發(fā)育和損傷效應(yīng)進(jìn)行觀測(cè)，分析長(zhǎng)期輻射暴露對(duì)DNA損傷修復(fù)及生殖細(xì)胞凋亡的影響，該實(shí)驗(yàn)有望為揭示長(zhǎng)期在軌生物個(gè)體對(duì)抗空間輻射損傷機(jī)制作出貢獻(xiàn)。

在“空間輻射損傷評(píng)估科學(xué)與應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，線蟲也是“主角”。呂從民介紹，該實(shí)驗(yàn)的主要科學(xué)目標(biāo)是挖掘空間輻射損傷評(píng)估和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警的生物標(biāo)志物，分析空間輻射損傷的品質(zhì)因子，構(gòu)建空間輻射損傷評(píng)估模型，為開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的空間輻射健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系提供重要技術(shù)支撐。

同時(shí)，在“微重力環(huán)境對(duì)細(xì)胞間相互作用和細(xì)胞生長(zhǎng)影響的生物力學(xué)研究”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，6個(gè)生物力學(xué)樣品單元被上行至空間站，其中2個(gè)裝載肝細(xì)胞，4個(gè)裝載肝細(xì)胞/內(nèi)皮細(xì)胞?！霸搶?shí)驗(yàn)旨在認(rèn)識(shí)肝組織細(xì)胞在微重力下的生物力學(xué)特征和力學(xué)—生物學(xué)耦合過程，以及重力變化對(duì)細(xì)胞生命活動(dòng)的作用規(guī)律;發(fā)展基于生物力學(xué)的空間細(xì)胞—組織動(dòng)態(tài)培養(yǎng)新實(shí)驗(yàn)技術(shù)。”呂從民說。

生物實(shí)驗(yàn)的“常駐嘉賓”、科學(xué)家最喜歡的模式植物——擬南芥也隨著神舟十六號(hào)再度飛上太空?？蒲腥藛T將利用野生型、3種突變體和轉(zhuǎn)基因擬南芥，開展空間微重力環(huán)境調(diào)控植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能的分子網(wǎng)絡(luò)研究，揭示植物感受微重力環(huán)境的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制及其調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。

此外，還有包含8個(gè)核酸實(shí)驗(yàn)單元的“蛋白與核酸共起源及密碼子起源的分子進(jìn)化研究”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，也隨神舟十六號(hào)飛上太空。該實(shí)驗(yàn)將在國(guó)際上首次將氨基酸、核苷酸與磷結(jié)合，探索密碼子起源;考察重力效應(yīng)對(duì)密碼子起源的影響;考察重力效應(yīng)與生命進(jìn)化的關(guān)系;為生命的化學(xué)起源理論體系及尋找地外生命宜居星球提供重要的科學(xué)依據(jù)。

呂從民說，空間科學(xué)與應(yīng)用項(xiàng)目涉及的領(lǐng)域比較多，有效載荷的特點(diǎn)也各不相同，神十六乘組的載荷專家深度參與這些在軌實(shí)驗(yàn)，可以大大提高在軌科學(xué)實(shí)驗(yàn)效率，簡(jiǎn)化科學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮人的自主判斷、決策、處理能力。

實(shí)驗(yàn)圍繞熱點(diǎn)方向和重大需求

那么，與神舟十五號(hào)上行的太空實(shí)驗(yàn)相比，神舟十六號(hào)上行的太空實(shí)驗(yàn)有什么特點(diǎn)?

“神舟十五號(hào)和神舟十六號(hào)上行的太空實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目均以生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)為主，都是利用空間微重力、輻射條件開展實(shí)驗(yàn)。每次飛行任務(wù)科學(xué)項(xiàng)目的安排主要根據(jù)飛船的上行資源條件、下行資源以及科學(xué)項(xiàng)目就緒狀態(tài)進(jìn)行總體規(guī)劃?！眳螐拿窠忉尩馈?/p>

同時(shí)，呂從民強(qiáng)調(diào)，空間生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目多數(shù)需要進(jìn)行發(fā)射場(chǎng)樣品制備、加載、集成，并進(jìn)行待發(fā)段臨射安裝，目的是保持生物樣品的活性、盡量減少地面重力條件對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。

為什么要在太空開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)?在太空開展哪些實(shí)驗(yàn)，又是由什么因素決定的?“實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的選取，主要是圍繞國(guó)內(nèi)外前沿?zé)狳c(diǎn)方向和重大需求開展科學(xué)項(xiàng)目論證、遴選。”呂從民說，比如在空間生命科學(xué)領(lǐng)域，科學(xué)家面向空間生命孕育、合成生物制造與制藥、復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)等國(guó)際前沿和人民健康需求，規(guī)劃相應(yīng)研究主題和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目群，進(jìn)行太空實(shí)驗(yàn)。

在微重力物理科學(xué)領(lǐng)域，面向活性軟物質(zhì)、重要應(yīng)用新材料制備、復(fù)雜等離子體、超臨界燃燒等前沿領(lǐng)域和國(guó)家重大需求，空間應(yīng)用系統(tǒng)規(guī)劃了包括流體物理與熱物理、燃燒科學(xué)、材料科學(xué)、基礎(chǔ)物理等重點(diǎn)研究方向。

在空間天文與地球科學(xué)領(lǐng)域，瞄準(zhǔn)暗物質(zhì)、宇宙線起源、太陽系行星起源演化等國(guó)際公認(rèn)的重大科學(xué)問題，空間應(yīng)用系統(tǒng)將規(guī)劃開展長(zhǎng)期空間觀測(cè)與科學(xué)數(shù)據(jù)處理。

此外，空間應(yīng)用系統(tǒng)還瞄準(zhǔn)新型原材料、關(guān)鍵元器件自主可控、在軌制造與建造等支撐未來空間任務(wù)實(shí)施的關(guān)鍵技術(shù)，在空間應(yīng)用新技術(shù)研究領(lǐng)域規(guī)劃研究主題。

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