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),。

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

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

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“常客”

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(lái),，實(shí)驗(yàn)艙將再次迎來(lái)線蟲實(shí)驗(yàn)。在“空間輻射暴露引起線蟲發(fā)育過(guò)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(guò)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(shuō),。

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(shuō),，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(shuō),，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(yáng)系行星起源演化等國(guó)際公認(rèn)的重大科學(xué)問(wèn)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(lái)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,。

相關(guān)鏈接

“夢(mèng)天”里的“百寶柜”

我國(guó)空間站工程航天技術(shù)試驗(yàn)是空間站應(yīng)用任務(wù)的一個(gè)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(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙配置了航天基礎(chǔ)試驗(yàn)機(jī)柜,，它將有力推動(dòng)我國(guó)航天新技術(shù)試驗(yàn)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(yàn)機(jī)柜在軌至今,，已成功開展在軌功能測(cè)試和部分載荷在軌試驗(yàn),，目前產(chǎn)品狀態(tài)良好。

航天基礎(chǔ)試驗(yàn)機(jī)柜結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)子系統(tǒng)為平臺(tái)設(shè)備提供了緊湊的布局空間,，試驗(yàn)載荷不同,，對(duì)在軌試驗(yàn)空間的要求必然多樣化。兼顧用戶需求和模塊化設(shè)計(jì)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(gè)種類的試驗(yàn)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(shí)現(xiàn)載荷單元的自由匹配，最大化滿足試驗(yàn)需求,。

機(jī)柜作為一個(gè)試驗(yàn)平臺(tái),，為各個(gè)試驗(yàn)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(yàn)會(huì)產(chǎn)生熱量,，這就需要熱控子系統(tǒng)對(duì)載荷環(huán)境溫度進(jìn)行管理,。熱控子系統(tǒng)通過(guò)多種手段為各個(gè)載荷提供了全方位服務(wù)。如果將航天基礎(chǔ)試驗(yàn)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(guò)它搭建的“神經(jīng)系統(tǒng)”，控制著機(jī)柜和試驗(yàn)載荷在軌的正常運(yùn)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(shí)現(xiàn)機(jī)柜本體對(duì)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(yàn)載荷在軌獲取的寶貴試驗(yàn)數(shù)據(jù)，都是通過(guò)它來(lái)“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(shí)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(shí)時(shí)遙測(cè)并下傳,、轉(zhuǎn)發(fā)載荷指令的重任,。

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