實(shí)踐十號(hào)上的十個(gè)“箱子”

安利

我國(guó)首顆微重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星——實(shí)踐十號(hào)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(shí)踐十號(hào)利用太空中微重力等特殊環(huán)境完成19項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)，下面就是實(shí)踐十號(hào)所搭載的一些空間實(shí)驗(yàn)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(gè)復(fù)雜的過(guò)程，地面上的條件會(huì)掩蓋人們對(duì)燃燒基本過(guò)程的認(rèn)識(shí)，而在太空中把重力因素排除之后，其燃燒機(jī)制和特點(diǎn)以及物性參數(shù)的測(cè)量會(huì)發(fā)生怎樣的改變？這些研究成果對(duì)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(shí)驗(yàn)箱

這一實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與石油開(kāi)采密切相關(guān)。要想盡可能準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)油田中的石油組分分布和油氣界面位置，進(jìn)而指導(dǎo)石油的開(kāi)采并降低開(kāi)采成本，就需要Soret系數(shù)，即熱擴(kuò)散系數(shù)的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。然而，在地面常重力條件下無(wú)法獲得不受對(duì)流干擾的理想熱擴(kuò)散過(guò)程，也難以得到Soret系數(shù)的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。來(lái)自中外的石油樣品可在太空微重力環(huán)境下進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量。

3.非金屬材料燃燒箱

非金屬材料在微重力下的燃燒實(shí)驗(yàn)是針對(duì)載人航天器的防火問(wèn)題而設(shè)計(jì)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(guó)際上已有過(guò)慘痛教訓(xùn)。通過(guò)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(duì)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(guó)未來(lái)的空間站建設(shè)。

4.胚胎培養(yǎng)箱

實(shí)踐十號(hào)搭載著一個(gè)裝有數(shù)千枚2細(xì)胞小鼠早期胚胎的胚胎培養(yǎng)箱。衛(wèi)星上天十幾小時(shí)后，研究人員從傳回的圖像中發(fā)現(xiàn)，小鼠細(xì)胞開(kāi)始分裂發(fā)育，從2細(xì)胞到4細(xì)胞、8細(xì)胞……到60小時(shí)后，有些小鼠細(xì)胞已發(fā)育成囊胚。對(duì)樣本進(jìn)行回收后，還將進(jìn)一步分析判斷太空環(huán)境是促進(jìn)還是抑制了胚胎的發(fā)育，其機(jī)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(guò)程中哪些基因發(fā)生了變化，蛋白的種類(lèi)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(dá)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(zhǎng)期微重力狀態(tài)、空間輻射、超真空等不同于地面的因素對(duì)動(dòng)物生命活動(dòng)將產(chǎn)生哪些影響。

6.干細(xì)胞箱

人類(lèi)要想在宇宙空間中長(zhǎng)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(duì)生命過(guò)程的影響。這一實(shí)驗(yàn)是國(guó)際上首次開(kāi)展的微重力條件下造血與神經(jīng)干細(xì)胞三維培養(yǎng)研究，揭示微重力下細(xì)胞三維生長(zhǎng)的基本規(guī)律及其對(duì)自我更新、分化與功能的影響，探索解決目前干細(xì)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(jī)制會(huì)怎樣適應(yīng)地球上從未有過(guò)的微重力新環(huán)境和晝夜及四季周期的變化？此前進(jìn)行的多次空間植物生長(zhǎng)試驗(yàn)雖已取得進(jìn)展，但還沒(méi)有完全闡明微重力對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響，尤其是對(duì)于開(kāi)花途徑的誘導(dǎo)。此次研究將從一個(gè)全新角度認(rèn)識(shí)微重力條件下光周期誘導(dǎo)高等植物開(kāi)花的分子機(jī)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(zhǎng)數(shù)量級(jí)，可以改變光傳輸路徑，因此被稱(chēng)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(guó)際上尚屬首次。

9.輻射基因盒

裝有小鼠細(xì)胞和果蠅培養(yǎng)設(shè)備，通過(guò)檢測(cè)太空旅行前后小鼠細(xì)胞和果蠅的樣本，定量研究空間輻射對(duì)基因組的作用和遺傳效應(yīng)，尋找新的空間輻射敏感標(biāo)志生物分子，為太空輻射的風(fēng)險(xiǎn)和防護(hù)研究提供新的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和檢測(cè)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(jìn)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(duì)流、重力密度分層等現(xiàn)象，會(huì)對(duì)材料的性能和質(zhì)量產(chǎn)生影響。而在微重力環(huán)境下開(kāi)展晶體生長(zhǎng)研究，可排除浮力對(duì)流和重力沉淀效應(yīng)的干擾，獲得地面重力場(chǎng)中難以生長(zhǎng)的高質(zhì)量材料。

【責(zé)任編輯】龐 云