实践十号从太空“淘”回什么宝贝?

2016-04-20 08:42 经济日报

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来源标题:实践十号从太空“淘”回什么宝贝?

实践十号科学载荷“高等植物箱”中的拟南芥,在太空成功开花,科研人员在处理花枝。

直升机带着返回舱来到预定地点。

直升机飞走后,工作人员将实践十号卫星返回舱运送至载荷交接现场。

浙江大学教授王金福(中)现场回收“骨髓培养箱”,重点研究微重力空间中人的骨细胞分化能力。

从返回舱卸下的载荷——生物辐射盒,里面装有经过太空之旅的植物种子和线虫。

我国首颗微重力科学实验卫星“实践十号”的回收舱已于4月18日成功回收。实践十号傍晚从太空满载而归,科学家们忙着拆箱看宝贝,直到深夜。想看看实践十号卫星从太空淘回哪些宝贝吗?请看《经济日报》记者从内蒙古回收现场发回的报道。

收获1:

各项在轨实验数据理想

在轨运行期间,实践十号卫星利用太空中微重力等特殊环境,开展了19项空间科学实验,主要研究、揭示微重力条件和空间辐射条件下物质运动及生命活动的规律,这些实验进展如何?

在轨段12天,19项科学实验按照既定在轨实验实施细则有序开展,遥测、数传数据完整。卫星下传的科学实验数据主要包括视频、图像以及科学实验参数,同时也得到了与科学实验相关的卫星参数,如卫星留轨舱和返回舱的3轴统计微重力水平、卫星舱内温度等。

实践十号卫星科学应用系统副总工程师、中科院动物研究所研究员段恩奎接受记者采访时说,依据对卫星下传数据中已获得的空间实验结果初步分析,实践十号返回式微重力卫星科学实验进展顺利,总体达到了预期的科学实验要求,取得了预期的科学实验结果,“一些新实验现象已超越国际上对微重力环境下其结果的预言”。

此外,有10个项目的科学家依据对卫星下传的科学实验结果的及时处理、分析和判断,提出了优化调整需求,通过与技术、工程团队的通力合作,利用预案变更途径和应急注入等手段,对其后期在轨科学实验进行了多次优化与调整,改变了空间实验参数,获得了更为理想的实验结果。

收获2:

首次实现哺乳动物胚胎在太空发育

在卫星回家之前,我国科学家已通过实践十号卫星下传的实验图像看到一项重大科研成果。

“我们在全球首次实现了哺乳动物胚胎在太空的发育。”卫星中搭载的胚胎培养箱负责人段恩奎非常高兴地告诉记者,团队在全球第一次于地面上得到了小鼠胚胎在太空发育的清晰照片。

实验团队的“微重力条件下哺乳动物早期胚胎发育研究”项目,携带着数千枚2细胞小鼠早期胚胎,于4月6日搭乘实践十号卫星升空。卫星上天十几小时后,从发回的照片上,研究人员发现小鼠细胞开始分裂发育,从2细胞到4细胞、8细胞、16细胞……到60小时后,有些小鼠细胞已发育成囊胚。

哺乳动物在太空环境中能否正常繁衍是科学家们一直探索的前沿课题,这关系着人类未来能否进行长期太空旅行,在太空中繁衍生息。

段恩奎介绍说,太空中的动物繁衍实验,此前只做成过果蝇、金鳉鱼等非哺乳类动物,但哺乳动物胚胎在太空发育的研究,一直未获成功。1996年,美国NASA在哥伦比亚号航天飞机上曾搭载了49枚小鼠2细胞和8细胞胚胎,但等卫星回收后再观察,这些胚胎没有一个发育。2006年,中国的实践八号卫星在完成主要任务航天育种实验的同时,顺带加上了段恩奎参与的小鼠胚胎发育实验。这次实验让我国建立起一套太空胚胎成像系统,照片顺利传回地面,但没有看到小鼠胚胎细胞在太空中的发育。

为了本次搭载实验,研究人员历经10年,用了几万枚胚胎做了上百次的实验,研制出一套适合胚胎在太空发育的密闭培养系统。技术人员也提供了更优良的条件,中科院上海技术物理所的张涛等人将设备齐全的“实验室”浓缩成一个17公斤重、仅有家用微波炉大小的培养箱。卫星发射流程也进行了优化,小鼠的2细胞胚胎样品是在卫星发射前8小时安装进去的,最大程度保障了实验不受地面因素干扰。

现在,卫星已经返回地面,段恩奎表示,将把收回的样本迅速送到实验室,进一步分析,判断太空环境是促进还是抑制了胚胎的发育,其机理又是什么。

收获3:

一大波重要成果向我们涌来

实践十号卫星有两个舱:回收舱和留轨舱。回收舱返回后,卫星留轨舱继续在轨工作。目前留轨舱全部8个项目的空间实验计划已排定。煤燃烧实验按照预定的方案主要在留轨段完成;其他实验项目各有1~2次的空间实验机会,完成预定的科学实验以及开展部分拓展实验。卫星留轨段让我们有机会开展危险性、拓展性的科学实验,它将是对前期在轨段实验的有益补充。期间,科学实验结果仍通过卫星原遥测、数传发射机下传。

而搭载实践十号卫星回收舱返回地球的科学样品涉及11项空间科学实验,其中2项为微重力科学实验,剩余9项为空间生命科学实验,涉及领域包括:微重力流体物理、空间材料科学、空间辐射生物学效应、重力生物学效应、空间生物技术等。

这些实验的负责人都已经迫不及待地来到内蒙古回收现场,接收他们的宝贝成果。

回收“植物培养箱”的上海生命科学研究院植物生理生态研究所研究员蔡伟明说,他们培养的是模式植物,项目属于重力生物学范畴,研究植物怎么感受失重,怎么把这种物理刺激变成生物化学信号传下去,会产生什么影响。“已经发现,植物细胞壁会受微重力环境影响,变得松弛。植物在地球上从没接触过微重力环境,面对新环境,它产生了新的适应。这个新发现为我们研究生物适应性提供了新依据,我们还将根据回收样品做进一步分析研究。”蔡伟明说。

浙江大学教授王金福此次来回收“骨髓培养箱”,这是浙江大学和中科院空间科学院的合作项目。“宇航员进入太空后回来,骨质变化很厉害,一个宇航员在太空一个月丢失的骨质相当于孕妇一年丢失的骨质。”王金福说,这次研究的目标,就是在真实空间,看人的骨细胞分化能力与地面比较,会有什么变化?导致分化能力变化的原因是什么?关键的细胞信号分子是什么?这样可以有针对性地开发出新药物,促进骨细胞生殖,维持骨质平衡。

中科院力学研究所研究员徐升华来回收中欧合作项目“Soret实验箱”和“Soret控制箱”,这是一个研究微重力环境下石油组分热扩散效应的实验,对石油开采有应用价值,“一个深海油田的油井,打井费用上亿元。在微重力环境下对石油组分热扩散效应进行研究,可以排除地面重力因素干扰,精确测量相应的Soret系数,进而帮助建立模型,对地底石油组分分布和油气界面位置进行精确预测,提高石油开采效率,减少开采成本”。

无论是回收舱还是留轨舱,这19项实验将有不少后续处理和研究分析工作,它们将带来一大波具有自主知识产权的重大创新科技成果,帮助科学家们突破生物技术、高新材料和生命科学等领域的难题。

责任编辑:陈群(QT0001)