有趣而大膽的太空實(shí)驗(yàn)

要想成功移民外星球，太空實(shí)驗(yàn)一定少不了。現(xiàn)在就讓我們看看，在微重力環(huán)境下，科學(xué)家們都做過哪些有趣而大膽的實(shí)驗(yàn)。

魷魚也上過太空

美國“奮進(jìn)”號航天飛機(jī)最后一次服役中，為國際空間站帶來了三個不尋常的乘客：夏威夷短尾貓魷魚。這些壽命只有10個月的小海洋生物通常隱藏在夏威夷淺海床的沙子里，只有5厘米長，它們有空間站實(shí)驗(yàn)人員做實(shí)驗(yàn)需要的完美體型。

不過，身材好可成不了能上太空的理由，魷魚之所以有幸被選中，還得感謝與它有親密關(guān)系的細(xì)菌——費(fèi)氏弧菌，生活在魷魚體內(nèi)的這些熒光生物會使魷魚發(fā)亮，幫助它在斑駁的光影下偽裝隱藏。科學(xué)家想通過實(shí)驗(yàn)知道，在微重力環(huán)境下，細(xì)菌能否仍然成為魷魚的“照明燈”，不過，因?yàn)橹挥腥齻€魷魚， 從首次太空魷魚實(shí)驗(yàn)中，研究者并沒有得出確定性的結(jié)論。但是研究團(tuán)隊現(xiàn)在確信，魷魚和它的好伙伴——費(fèi)氏弧菌可以在太空環(huán)境中存活，這為更多太空魷魚實(shí)驗(yàn)鋪平了道路。而對魷魚體內(nèi)有益細(xì)菌的研究，也將使科學(xué)家們更了解生活在動物體內(nèi)的細(xì)菌是如何受到微重力環(huán)境的影響的。

無頭的渦蟲

許多人為了贏得去太空的一張票，擠破了頭。不過，另外一些動物則可以憑借自己的獨(dú)特技能輕而易舉地去太空轉(zhuǎn)一圈，這一次去國際空間站的是渦蟲。

渦蟲是地球上最簡單的生命形式之一，但它有一個令人難以置信的能力：如果你把它切成兩半，每一半都會長成一條完整的渦蟲。這種強(qiáng)大的再生能力是由于在它們的全身分布著干細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)，如果身體被切割了，或者需要去生長新的組織和器官，這些干細(xì)胞可以隨時生成新的器官。雖然，地球上的科學(xué)家們早就開始研究這個過程是如何發(fā)生的，但仍然想知道在沒有重力的環(huán)境下，渦蟲體內(nèi)的干細(xì)胞能否會繼續(xù)起作用。

不過，為了這次太空之旅，渦蟲付出的代價也是高昂，它們在地球上就會被切掉頭，或者尾巴，隨后被送往空間站。生活在空間站里的渦蟲會被嚴(yán)密監(jiān)控，科學(xué)家們會跟蹤它們被激活的基因，并與地球上觀測到的渦蟲再生能力做比較。對渦蟲的研究，可能有助于研發(fā)一種使人類身體在空間里自我修復(fù)的再生技術(shù)。目前實(shí)驗(yàn)還在進(jìn)行，我們期盼著結(jié)果早日問世。

玫瑰玫瑰，什么味？

還記得童話小說《小王子》嗎？遙遠(yuǎn)星球上的小王子，愛上了一朵美麗而驕傲的玫瑰，每天為玫瑰澆水，精心地照顧著它。童話中，王子和玫瑰都生活在一個叫做B-612的外星球，也算是外星生命了。那么，現(xiàn)實(shí)生活中，外太空的玫瑰會是什么樣？

1998年，發(fā)現(xiàn)號航天飛機(jī)就曾攜帶過一朵玫瑰登上太空，研究者和香水公司想知道這次太空之旅是否會誕生一種新的玫瑰香味。玫瑰順利地在航天飛機(jī)里生長了起來，宇航員們提取了玫瑰花揮發(fā)的香油。研究表明比起地球玫瑰，太空玫瑰香味揮發(fā)性更小，整體香味也是完全不同的。日本資生堂化妝品公司根據(jù)“太空玫瑰”香氣，開發(fā)出“Zen”系列香水。

不過，玫瑰畢竟還不是在太空里開放的，那么，太空里的花朵又會是什么樣呢？2016年1月18日，宇航員在美國空間站的植物試驗(yàn)室中種出了太空里的第一朵花，它是一株漂亮的百日菊，從外表上看，顏色外形與地球上的差異不大，生長周期也在60～80天，至于內(nèi)部結(jié)構(gòu)有什么變化，目前還在研究之中。另外，在此之前，美國宇航員已經(jīng)在里面完成了多項實(shí)驗(yàn)，成功吃上了自己種植的中國大白菜和萵苣。

要想種植物，面臨的挑戰(zhàn)也不小，第一個挑戰(zhàn)是微重力環(huán)境會對植物的根產(chǎn)生影響，另外一個挑戰(zhàn)就是沒有光照，濕度大、空氣流動不暢、輻射等因素會影響植物生長。那么，宇航員們是怎么做到的呢？

原來，宇航員會用針管給植物根部的培養(yǎng)基人工補(bǔ)水，而光照問題則是采用紅、藍(lán)、綠LED燈光模擬植物生長所需要的陽光，比如百日菊生長的環(huán)境中，LED燈會保持10小時開，14小時關(guān)，來模擬地球上的光照條件。由于太空中植物所需的水和肥料相對地球更少，植物的生長速度是地球的三倍，所以管理好了，在微重力環(huán)境下，順利培養(yǎng)出植物也不是個問題。

繩系衛(wèi)星實(shí)驗(yàn)

1992年發(fā)射升空的“亞特蘭蒂斯”號，和1996年發(fā)射的哥倫比亞號，雖然發(fā)射時間不同，但都有一個相同使命——施放一顆繩系衛(wèi)星，這顆衛(wèi)星通過一根21千米的繩子連著航天飛機(jī)，航天飛機(jī)將通過這根系繩拖曳著衛(wèi)星一起在地球軌道飛行。

這個實(shí)驗(yàn)被稱為繩系衛(wèi)星實(shí)驗(yàn)，是科學(xué)家們受風(fēng)箏啟發(fā)而發(fā)明。實(shí)驗(yàn)原理是當(dāng)衛(wèi)星與航天飛機(jī)用繩連接起來，經(jīng)過地球電離層時，系繩會切割地球磁場的磁力線，電離層中的電子就會聚集到帶正電的衛(wèi)星表面，并沿著那根導(dǎo)電系繩傳到作為負(fù)極的航天飛機(jī)上，然后，航天飛機(jī)上的電子槍又把電子發(fā)射回電離層，從而形成閉合電路。這樣，就可以實(shí)現(xiàn)人類在太空發(fā)電的夢想。

不過，很可惜，人類這兩次大膽的嘗試并不太成功。由于一個螺栓安裝不當(dāng)，系繩被卡住了，“亞特蘭蒂斯”號只釋放了256米的系繩。幸運(yùn)的是，系繩衛(wèi)星完好無損地被回收到航天飛機(jī)貨艙內(nèi)。四年后，1996年，哥倫比亞號又準(zhǔn)備施放這顆衛(wèi)星，這次衛(wèi)星順利地釋放地更遠(yuǎn)，但當(dāng)衛(wèi)星離航天飛機(jī)19.7千米時，系繩突然斷裂，系繩衛(wèi)星連著斷線飛向了更高的軌道。

雖然兩次實(shí)驗(yàn)都沒有成功，但實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪_(dá)到了，因?yàn)槔K系衛(wèi)星實(shí)驗(yàn)確實(shí)能產(chǎn)生電流，在第二次實(shí)驗(yàn)中，在系繩斷裂之前，系繩衛(wèi)星已經(jīng)產(chǎn)生了電壓為3000伏的電流，而第一次實(shí)驗(yàn)中測得的電壓僅為40伏。

在太空飛行的“不銹鋼盤”

除了醉心于對微重力環(huán)境里生命變化的探秘，許多科學(xué)家還對發(fā)現(xiàn)新材料感興趣，其中的一個研究是關(guān)于一種“真空尾跡屏罩設(shè)備”（WSF），這是一個直徑3.7米由不銹鋼材料制成的圓盤狀平臺。

按計劃，WSF會被部署在軌道高度大約300千米的地方，尾隨航天飛機(jī)飛行幾天，然后被重新捕獲。太空可產(chǎn)生比地球上效果好1000～10000倍的真空條件，研究者想利用WSF材料內(nèi)部產(chǎn)生的這個“超真空”，合成一種超薄超純凈的薄膜材料，以應(yīng)用于半導(dǎo)體制作等領(lǐng)域。

20世紀(jì)90年代，WSF曾嘗試了3次太空飛行，第一次嘗試中，由于硬件問題，WSF沒有試飛成功。不過接下來的兩次實(shí)驗(yàn)都很成功，最終開發(fā)出了太空真空環(huán)境中的第一種薄膜材料。

太空的“縱火”實(shí)驗(yàn)

無論是對于地球上的實(shí)驗(yàn)室來說，還是對于國際空間站來說，火災(zāi)都是一個重大威脅。而在微重力環(huán)境下，太空火災(zāi)更是一個噩夢，因?yàn)檫@時火種不僅會四處漂浮難以被發(fā)現(xiàn)，而且燃點(diǎn)更低，所需氧氣更少，一般的氣體滅火器沒法將它撲滅。

不過，為了學(xué)會如何滅火，科學(xué)家們還不得不“縱火”。2014年，宇航員里德懷斯曼在空間站上進(jìn)行了模擬燃燒實(shí)驗(yàn)，他點(diǎn)燃了一小滴高度易燃的液態(tài)庚烷，被點(diǎn)燃后，由于沒有地心吸力，點(diǎn)起的火焰包圍在液滴周圍，溫度在1500K-2000K之間，樣子是半透明的球狀。這個實(shí)驗(yàn)是在一個被稱為“火焰熄滅器-2”號裝置的內(nèi)部進(jìn)行的，所以不用擔(dān)心火焰漂浮后，引起可怕的火災(zāi)。在大約20秒之后，火焰開始減小，直至熄滅。

類似的小型縱火實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了許多次，通過這些實(shí)驗(yàn)，科學(xué)家們了解到在太空中，要想滅火，滅火材料的濃度需要更高，而且還發(fā)現(xiàn)了一種在地球上無法看到的奇特的燃燒現(xiàn)象——“冷焰燃燒”。在火焰熄滅之后，庚烷液滴其實(shí)還在以看不見火焰的方式繼續(xù)燃燒了幾分鐘。冷焰也是一種火焰，只不過這種火焰的溫度非常低，溫度只有500K～800K，并且燃燒產(chǎn)物很不一樣：正常火焰的燃燒產(chǎn)物為二氧化碳和水，而這種“冷”火焰的燃燒產(chǎn)物為一氧化碳和甲醛。如果留下了不容易發(fā)現(xiàn)的冷焰，是可能導(dǎo)致起火物再次劇烈燃燒起來的。

現(xiàn)在，科學(xué)家們已不滿足于小規(guī)模的“縱火”，他們想弄清楚大規(guī)模的火災(zāi)又該如何撲滅。2016年6月，當(dāng)ATK Cygnus軌道貨運(yùn)飛船為國際空間站送完食物、科學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器等補(bǔ)給物后，在飛船到達(dá)安全距離后，它上面攜帶的長97厘米、寬49厘米的棉花——纖維玻璃混合材料樣本被點(diǎn)燃，成了迄今為止太空中人類制造的最大太空火焰。