首次太空養(yǎng)魚(yú)，未來(lái)還要養(yǎng)鼠？神舟十八號(hào)上要做哪些有趣實(shí)驗(yàn)

首次太空養(yǎng)魚(yú)，未來(lái)還要養(yǎng)鼠？神舟十八號(hào)上要做哪些有趣實(shí)驗(yàn)

張偉

神舟十八號(hào)任務(wù)開(kāi)始啦！這次又要在太空上做哪些新實(shí)驗(yàn)?zāi)?？這次我們帶上去4個(gè)實(shí)驗(yàn)，第一個(gè)是我們的斑馬魚(yú)和金魚(yú)藻的一個(gè)水生生態(tài)實(shí)驗(yàn)。這次是我們首次把斑馬魚(yú)帶到太空當(dāng)中，主要來(lái)研究,在太空環(huán)境下，斑馬魚(yú)和金魚(yú)藻它們的一個(gè)共生共存的關(guān)系。比如說(shuō)我們的金魚(yú)藻通過(guò)光合作用來(lái)產(chǎn)生氧氣，氧氣提供給斑馬魚(yú)來(lái)呼吸,而斑馬魚(yú)產(chǎn)生二氧化碳來(lái)提供給我們的植物金魚(yú)藻，進(jìn)行光合作用。所以通過(guò)這么一個(gè)小型的水生生態(tài)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)一個(gè)在太空當(dāng)中對(duì)水生生態(tài)模型的一個(gè)驗(yàn)證。

當(dāng)然我們這一次開(kāi)展的是小型的水生生態(tài)系統(tǒng)的研究，未來(lái)還要開(kāi)展陸生態(tài)系統(tǒng)的研究，有希望能夠帶上小鼠在太空開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。我們的小鼠在太空當(dāng)中非常難養(yǎng)，比如說(shuō)我們?cè)诘孛?，我們知道它?huì)產(chǎn)生大量的廢物，產(chǎn)生很濃厚的氣息，讓我們非常難以呼吸。所以說(shuō)實(shí)際上我們?cè)谔债?dāng)中，首先要解決小鼠的臭氣問(wèn)題，我們要怎么進(jìn)行過(guò)濾，怎么進(jìn)行循環(huán)，然后我們小鼠的生活裝置里面能夠非常正常的呼吸，當(dāng)然也不能把臭氣排到空間站當(dāng)中，這樣會(huì)影響我們航天員，所以說(shuō)它是一個(gè)封閉的裝置，必須把它的臭氣處理掉，把它的廢物，它的排泄物及時(shí)的要處理掉，而且小鼠在太空當(dāng)中養(yǎng)幾十天有可能，所以說(shuō)在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中?？赡芪覀兗夹g(shù)首先要攻克的技術(shù)就是廢物的處理和廢氣的處理。

當(dāng)然我們希望把這個(gè)裝置能夠研制出來(lái)送上去，這樣我們就能夠利用小鼠開(kāi)展大量的。研究，比如說(shuō)對(duì)太空微重力環(huán)境，對(duì)小鼠的骨骼，對(duì)它的肌肉、對(duì)它的神經(jīng)，對(duì)它的免疫，對(duì)他大腦方方面面的影響。這些對(duì)我們?nèi)祟?。在太空長(zhǎng)期的生存和適應(yīng)具有非常重要的意義。

第二個(gè)實(shí)驗(yàn)就是生命起源的分子機(jī)制，中國(guó)的科學(xué)家趙一峰院士提出了蛋白和核酸共起源這么一個(gè)機(jī)制， 通過(guò)核苷酸氨基酸和磷進(jìn)行反應(yīng)，來(lái)驗(yàn)證無(wú)機(jī)分子如何生長(zhǎng)為有機(jī)分子，這樣一個(gè)分子機(jī)制的驗(yàn)證。

第三個(gè)實(shí)驗(yàn)，我我們要看在微重力條件下，植物干細(xì)胞如何發(fā)揮作用，微重力如何影響植物干細(xì)胞的調(diào)控，從而來(lái)影響它的生長(zhǎng)和發(fā)育。

第四個(gè)實(shí)驗(yàn)就是我們的潤(rùn)滑實(shí)驗(yàn)，當(dāng)然之前已經(jīng)做過(guò)一些潤(rùn)滑實(shí)驗(yàn)，我們?cè)谂撏庥幸粋€(gè)暴露裝置，專門(mén)做材料在空間條件下的一些暴露特性。

潤(rùn)滑材料應(yīng)該就是非常簡(jiǎn)單的一個(gè)東西，但實(shí)際上在太空當(dāng)中不一樣，在太空當(dāng)中高溫在零上100多度，低溫是零下100多度，在這300度的溫差下面，同時(shí)還有輻射的作用。我們潤(rùn)滑材料壽命非常短，而且它就很多時(shí)候在高溫的時(shí)候它可能揮發(fā)了，在低溫的時(shí)候它可能冷凍了，所以說(shuō)我們?cè)谔找?yàn)證這些固液混合的材料，在太空條件下能不能相當(dāng)于壽命更長(zhǎng)，更好的發(fā)揮作用。

當(dāng)然我們神舟18乘組進(jìn)入太空以后，不只做這次神舟18號(hào)帶上去的實(shí)驗(yàn)，還要做大量的之前帶上去的一些實(shí)驗(yàn)。舉一些例子，比如說(shuō)在生命科學(xué)方面，我們還要做人骨干細(xì)胞的定向分化，就在研究微重力條件下，骨干細(xì)胞如何分化，如何是能夠進(jìn)對(duì)它進(jìn)行調(diào)控，讓它更好的生長(zhǎng)。

我們還要進(jìn)行一些，比如說(shuō)在材料領(lǐng)域，我們要進(jìn)行大量的材料的制備，比如說(shuō)鐵基超導(dǎo)的材料，還有鋁基的材料，甚至納米材料，還有一些特殊的材料要把它在太空當(dāng)中，用我們的無(wú)溶劑實(shí)驗(yàn)柜，還有我們的高溫材料實(shí)驗(yàn)裝置把它們制備出來(lái)。同時(shí)還要在軌測(cè)試它的性能，我們來(lái)測(cè)它的熱物理性質(zhì)，測(cè)它的表面張力，測(cè)它的粘度，測(cè)它的密度等等。

當(dāng)然非常有意思的是我們的燃燒實(shí)驗(yàn)。我們這次帶上的是氣體插件的燃燒實(shí)驗(yàn)，我們將要開(kāi)展我們氣體小火苗它的一個(gè)點(diǎn)火、火焰的傳播和熄火的特性實(shí)驗(yàn)，還要揭示它一些本質(zhì)的規(guī)律。因?yàn)樵诘孛嫔衔覀冎廊紵且环N浮力對(duì)流驅(qū)動(dòng)的燃燒，它是一種淚滴狀的火焰，溫度也比較高。但是在太空當(dāng)中，由于浮力對(duì)流消失了，燃燒是一種擴(kuò)散驅(qū)動(dòng)，所以說(shuō)它是一種球形的火焰，而且火焰的溫度低，所以我們?cè)谔债?dāng)中通過(guò)研究這些特性來(lái)揭示它的本質(zhì)規(guī)律，從而來(lái)指導(dǎo)我們地面開(kāi)發(fā)更清潔的燃料，包括提高燃燒效率，這是主要的這一部分。

我們還有一些實(shí)驗(yàn)是流體實(shí)驗(yàn)。比如說(shuō)在太空微重力條件下，由于浮力對(duì)流消失了，我們?cè)诘孛媸歉×?duì)流驅(qū)動(dòng)的，比如蒸發(fā)與沸騰，它有一些沸騰現(xiàn)象在太空當(dāng)中，這沸騰現(xiàn)象就變了。比如說(shuō)我們開(kāi)水小氣泡很多，然后慢慢有一個(gè)浮力對(duì)流，就整個(gè)水開(kāi)了，在太空當(dāng)中小氣泡會(huì)越來(lái)越大，直到破掉，但是在頂面的水是很難開(kāi)的，所以說(shuō)我們?cè)谔找芯空舭l(fā)與冷凝，沸騰與傳熱這些基礎(chǔ)的現(xiàn)象。同時(shí)我們可能還要研究比如推進(jìn)劑的管理，我們?cè)谔债?dāng)中推進(jìn)劑在是非常特殊的一種形態(tài)，所以說(shuō)我們需要在太空結(jié)合著這些特殊的對(duì)流現(xiàn)象，對(duì)整個(gè)流體的管理和流體的輸運(yùn)這些進(jìn)行深入的研究。

本文為科普中國(guó)·星空計(jì)劃扶持作品

作者名稱：張偉

審核：周炳紅中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心 研究員

出品：中國(guó)科協(xié)科普部

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