神舟十六號航天員景海鵬（中）、朱楊柱（右）、桂海潮。

?太空實驗項目的選取，主要是圍繞國內(nèi)外前沿?zé)狳c方向和重大需求開展科學(xué)項目論證、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)研究主題和實驗項目群，進(jìn)行太空實驗。

(資料圖)

呂從民空間應(yīng)用系統(tǒng)副總設(shè)計師、中國科學(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，也是我國航天飛行工程師和載荷專家的首次太空飛行。同時，跟隨神舟十六號載人飛船一同飛天的，還有5項生命科學(xué)實驗項目的實驗物資。這些實驗物資重約23.6千克，體積約95升，其中包括了6個定制貨包。

為什么要在太空開展生命科學(xué)實驗？空間應(yīng)用系統(tǒng)副總設(shè)計師、中國科學(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，也是人類實現(xiàn)長期太空探索活動的基礎(chǔ)?！?/p>

線蟲、擬南芥成為太空“?？汀?/strong>

繼神舟十五號載人飛行任務(wù)啟動空間站三艙科學(xué)實驗柜后，隨著神十六乘組的到來，實驗艙將再次迎來線蟲實驗。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”實驗項目中，一個裝載著4種線蟲的線蟲芯片實驗盒被帶上太空。

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

在“空間輻射損傷評估科學(xué)與應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)”實驗項目中，線蟲也是“主角”。呂從民介紹，該實驗的主要科學(xué)目標(biāo)是挖掘空間輻射損傷評估和風(fēng)險預(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)建空間輻射損傷評估模型，為開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的空間輻射健康風(fēng)險評估體系提供重要技術(shù)支撐。

同時，在“微重力環(huán)境對細(xì)胞間相互作用和細(xì)胞生長影響的生物力學(xué)研究”實驗項目中，6個生物力學(xué)樣品單元被上行至空間站，其中2個裝載肝細(xì)胞，4個裝載肝細(xì)胞/內(nèi)皮細(xì)胞。“該實驗旨在認(rèn)識肝組織細(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，以及重力變化對細(xì)胞生命活動的作用規(guī)律；發(fā)展基于生物力學(xué)的空間細(xì)胞—組織動態(tài)培養(yǎng)新實驗技術(shù)?！眳螐拿裾f。

生物實驗的“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)境的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制及其調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。

此外，還有包含8個核酸實驗單元的“蛋白與核酸共起源及密碼子起源的分子進(jìn)化研究”實驗項目，也隨神舟十六號飛上太空。該實驗將在國際上首次將氨基酸、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)用項目涉及的領(lǐng)域比較多，有效載荷的特點也各不相同，神十六乘組的載荷專家深度參與這些在軌實驗，可以大大提高在軌科學(xué)實驗效率，簡化科學(xué)實驗裝置設(shè)計，充分發(fā)揮人的自主判斷、決策、處理能力。

實驗圍繞熱點方向和重大需求

那么，與神舟十五號上行的太空實驗相比，神舟十六號上行的太空實驗有什么特點？

“神舟十五號和神舟十六號上行的太空實驗項目均以生命科學(xué)實驗為主，都是利用空間微重力、輻射條件開展實驗。每次飛行任務(wù)科學(xué)項目的安排主要根據(jù)飛船的上行資源條件、下行資源以及科學(xué)項目就緒狀態(tài)進(jìn)行總體規(guī)劃。”呂從民解釋道。

同時，呂從民強(qiáng)調(diào)，空間生命科學(xué)實驗項目多數(shù)需要進(jìn)行發(fā)射場樣品制備、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實驗結(jié)果的影響。

為什么要在太空開展科學(xué)實驗？在太空開展哪些實驗，又是由什么因素決定的？“實驗項目的選取，主要是圍繞國內(nèi)外前沿?zé)狳c方向和重大需求開展科學(xué)項目論證、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)等國際前沿和人民健康需求，規(guī)劃相應(yīng)研究主題和實驗項目群，進(jìn)行太空實驗。

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)劃開展長期空間觀測與科學(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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“夢天”里的“百寶柜”

我國空間站工程航天技術(shù)試驗是空間站應(yīng)用任務(wù)的一個重要領(lǐng)域，作為該領(lǐng)域的抓總研制單位，航天科技集團(tuán)五院為空間站夢天實驗艙配置了航天基礎(chǔ)試驗機(jī)柜，它將有力推動我國航天新技術(shù)試驗取得新成果。

據(jù)航天科技集團(tuán)五院專家介紹，航天基礎(chǔ)試驗機(jī)柜在軌至今，已成功開展在軌功能測試和部分載荷在軌試驗，目前產(chǎn)品狀態(tài)良好。

航天基礎(chǔ)試驗機(jī)柜結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)子系統(tǒng)為平臺設(shè)備提供了緊湊的布局空間，試驗載荷不同，對在軌試驗空間的要求必然多樣化。兼顧用戶需求和模塊化設(shè)計是解決多樣化需求和載荷接口標(biāo)準(zhǔn)化的最佳方式。結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)子系統(tǒng)能夠提供13個種類的試驗空間，可以根據(jù)用戶需求，以最小的I型載荷單元為基礎(chǔ)，適應(yīng)多型規(guī)格的載荷單元以不同形式組合安裝，在軌實現(xiàn)載荷單元的自由匹配，最大化滿足試驗需求。

機(jī)柜作為一個試驗平臺，為各個試驗載荷提供了標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)、電、熱、信息等保障條件。載荷試驗會產(chǎn)生熱量，這就需要熱控子系統(tǒng)對載荷環(huán)境溫度進(jìn)行管理。熱控子系統(tǒng)通過多種手段為各個載荷提供了全方位服務(wù)。如果將航天基礎(chǔ)試驗機(jī)柜比喻成一棟大樓，熱控子系統(tǒng)就是這棟樓的“環(huán)境管家”，包括通風(fēng)子系統(tǒng)、液冷子系統(tǒng)和抽真空子系統(tǒng)三部分。

信息管理子系統(tǒng)是整柜的信息控制中樞，通過它搭建的“神經(jīng)系統(tǒng)”，控制著機(jī)柜和試驗載荷在軌的正常運轉(zhuǎn)。信息管理子系統(tǒng)所使用的光纖通信鏈路是機(jī)柜和外部空間應(yīng)用系統(tǒng)的唯一數(shù)據(jù)傳輸通道，可謂實現(xiàn)機(jī)柜本體對外通信的“第一道大門”，承擔(dān)著柜內(nèi)載荷數(shù)據(jù)交換與打包、上行指令數(shù)據(jù)的處理和分發(fā)等重任。試驗載荷在軌獲取的寶貴試驗數(shù)據(jù)，都是通過它來“聯(lián)通天地”。

信息管理子系統(tǒng)還配置了綜合管理設(shè)備，不僅用于實現(xiàn)柜內(nèi)4路載荷的配電和柜內(nèi)熱控產(chǎn)品的配電與控制功能，還肩負(fù)采集各載荷實時遙測并下傳、轉(zhuǎn)發(fā)載荷指令的重任。

同時，信息管理子系統(tǒng)配置的無線收發(fā)設(shè)備，可用于支持無線終端的快速接入，保障艙內(nèi)高速無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋。針對大容量載荷數(shù)據(jù)的在軌存儲，設(shè)計簡便易懂的文件存儲架構(gòu)為載荷數(shù)據(jù)的存儲與回放提供了可靠技術(shù)支撐。

（來源：科技日報）