微生物|为什么要到空间站做实验

【微生物|为什么要到空间站做实验】暑期常与作业相伴。最近，正在中国空间站“出差”的航天员陈冬、刘洋和蔡旭哲，就收到了火箭“快递”来的一份特殊作业——中国空间站首个科学实验舱问天舱相关实验任务。
7月24日，长征五号B运载火箭托举问天舱进入太空，这个和一节地铁车厢大小相近的太空实验室，随后成功和中国空间站天和核心舱交会对接。 7月25日10时03分，陈冬、刘洋和蔡旭哲开启问天实验舱，这是中国航天员第一次在轨进入科学实验舱。
地球上的实验室比比皆是，为何要费大力气将20吨级的问天舱送到空间站去做实验？
“太空拥有一系列特殊环境条件，比如微重力、强辐射、高真空、超洁净等，而人类梦想走出地球、步入深空，首先就需要开展一系列空间生命科学实验。 ”中国科学院空间应用中心集成技术中心副主任、中国空间科学实验柜总体主任设计师张璐说。在太空环境中，人类能否种出粮食？太空辐射，会让细胞变异吗？地球生物体，又能否在太空世代繁衍？空间生命科学实验可以帮助人们寻找答案。
天然的研究场所
张璐介绍，近期发射的问天舱，其任务是以空间生命科学和生物技术的研究为主，在生命科学和生物技术微重力、物理空间材料科学、空间应用新技术等4个应用领域，部署了十余项研究主题。
“通过这些科学项目的实施，我们要研究多种空间环境要素下的基本科学规律机理，关注并深入研究空间环境各因素，对生命从分子到组织器官各层次的影响和作用机理，探索认知生命体的太空生长发育与繁衍规律，以及人类太空长期生存面临的主要健康保障问题等。 ”张璐说。
空间站所能提供的特殊空间环境，为以上实验任务提供了天然的研究场所。中国科学院空间应用中心研究员、应用发展中心主任张伟介绍，空间站实验舱可以提供四大优势实验条件。
第一个特别之处在于，空间站“能提供长期的微重力、辐射等特殊研究环境” 。
“长期”二字不可小觑。张伟说，在地球上，生命体和物质受到重力的作用，某些本质规律会被掩盖，而在长期的微重力条件下， “我们有希望发现被重力掩盖的物质本质规律” 。
比如在微重力条件下，会产生一些神奇的物理效应：微重力效应可以使得浮力对流极大幅度地减小；也可以让沉淀和分层现象基本消失；还可以使得压力梯度极大幅度地减小。这些不同于地球环境的物理特性，或许会给我们司空见惯的实验带来新的惊喜。
此外，不同于此前短暂送上太空的实验装置和材料，张伟说，载人空间站的另一大优势就是“有人的参与” ，更便于进行实验操作、实验模块更换和维修维护。
同时，载人空间站可以进行天地往返运输，能够实现实验样品返回。比如在轨开展的生命、材料等科学实验，就有必要将实验后的样品送回地球，回到地面再进行进一步研究。
张伟还表示，空间站特定的轨道高度，便于进行天文、地球观测和空间物理研究。以天文观测为例，由于大气的吸收和干扰，在地面无法对宇宙中的伽马射线、X射线、紫外线、红外线等进行有效观测，相关谱段的天文观测，往往需要发射探测器到太空中开展观测。
与得天独厚的实验条件对应，中国空间站还配备了丰富的实验资源。张伟透露，空间站建造完成后，将在轨运行10年以上。空间站已研制了密封舱内的先进科学实验柜、巡天空间望远镜和舱外暴露实验装置等。此外，密封舱外有独立载荷接口和大型挂点，在应用与发展阶段规划了数十个舱外载荷项目。