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首顆微重力科學實驗衛星“實踐十號”成功回收 帶來四大收穫

  • 發佈時間:2016-04-18 17:34:00  來源:中國經濟網  作者:佚名  責任編輯:羅伯特

  我國首顆微重力科學實驗衛星“實踐十號”在順利完成12天太空飛行後,其回收艙于4月18日16時30分準確降落在內蒙古四子王旗預定著陸區域。作為中國開展微重力科學和空間生命科學實驗項目最多的衛星,遊子歸家的實踐十號給我們帶回哪些收穫?請看本報記者從內蒙古回收現場發回的報道。

  收穫1:再次驗證返回式衛星技術

  在著陸場,回收艙著陸狀態正常、外觀良好,搜索回收任務順利完成。這是我國成功發射回收的第24顆返回式衛星,也是首顆在內蒙古草原返回著陸的衛星。衛星回收任務圓滿成功,進一步驗證了我國返回式衛星控制回收技術,標誌著我國在空間科學研究與應用領域邁出堅實步伐。

  實踐十號衛星于4月6日1時38分在酒泉衛星發射中心發射升空。衛星在軌飛行期間,由西安衛星測控中心對其進行不間斷測控管理,確保了衛星運作穩定、星地鏈路通暢、飛行控制準確高效、各項科學實驗按計劃實施。經過精準的軌道控制,使其瞄準預定著陸區域返回。

  18日16時15分,衛星回收艙與留軌艙分離。16時23分,衛星回收艙減速傘、主降落傘依次彈出,回收艙緩緩降落。衛星回收艙返回地面後,留軌艙還將在軌運作,完成後續空間科學實驗項目後,墜入大氣層自然燒燬。

  曾圓滿完成23顆返回式衛星和10艘神舟飛船搜索回收任務的著陸場站,奉命轉戰千里,挺進阿木古郎草原腹地,執行衛星搜索回收任務。在陸軍航空兵部隊的密切配合下,著陸場站派出空中和地面搜索分隊,採取空地協同方式對回收艙進行搜索回收。地面雷達第一時間發現目標,指引搜索分隊迅即奔赴著陸區域。搜索隊員迅速抵達落點,開展現場處置,隨後將回收艙安全移交給中國空間技術研究院,星上載荷由該院向中國科學院移交,科研人員將對搭載實驗項目和獲取的科學數據作進一步分析評估。

  收穫2:各項在軌實驗數據理想

  在軌運作期間,實踐十號衛星利用太空中微重力等特殊環境,開展了19項空間科學實驗,主要研究、揭示微重力條件和空間輻射條件下物質運動及生命活動的規律,這些實驗進展如何?

  在軌段12天,19項科學實驗按照既定在軌實驗實施細則有序開展,遙測、數傳數據完整。衛星下傳的科學實驗數據主要包括視頻、圖像以及科學實驗參數,同時也得到了與科學實驗相關的衛星參數,如衛星留軌艙和返回艙的3軸統計微重力水準、衛星艙內溫度等。

  實踐十號衛星科學應用系統副總師、中科院動物研究所研究員段恩奎在接受本報記者採訪時介紹説,依據對衛星下傳數據中已獲得的空間實驗結果初步分析,實踐十號返回式微重力衛星科學實驗進展順利,總體達到了預期的科學實驗要求,取得了預期的科學實驗結果,“一些新實驗現象已超越國際上對微重力環境下其結果的預言”。

  此外,有10個項目的科學家依據對衛星下傳的科學實驗結果的及時處理、分析和判斷,提出了優化調整需求,通過與技術、工程團隊的通力合作,利用預案變更途徑和應急注入等手段,對其後期在軌科學實驗進行了多次優化與調整,改變了空間實驗參數,並獲得了更為理想的實驗結果。

  收穫3:首次實現哺乳動物胚胎在太空發育

  在衛星回家之前,我國科學家已通過實踐十號衛星下傳的實驗圖像看到一項重大科研成果。

  “我們在全球首次實現了哺乳動物胚胎在太空的發育。”衛星中搭載的胚胎培養箱負責人段恩奎非常高興地告訴記者,團隊在全球第一次於地面上得到了小鼠胚胎在太空發育的清晰照片。

  實驗團隊的“微重力條件下哺乳動物早期胚胎發育研究”項目,攜帶著數千枚2細胞小鼠早期胚胎,于4月6日搭乘實踐十號衛星升空。衛星上天10幾小時後,從發回的照片上,研究人員發現小鼠細胞開始分裂發育,從2細胞到4細胞、8細胞、16細胞……到60小時後,有些小鼠細胞已發育成囊胚。

  哺乳動物在太空環境中能否正常繁衍是科學家們一直探索的前沿課題,這關係著人類未來能否進行長期太空旅行,在太空中繁衍生息。

  段恩奎介紹,太空中的動物繁衍實驗,此前只做成過果蠅、金鳉魚等非哺乳類動物的,但哺乳動物胚胎在太空發育的研究,一直未獲成功。1996年,美國NASA在哥倫比亞號太空梭上曾搭載了49枚小鼠2細胞和8細胞胚胎,但等衛星回收後再觀察,這些胚胎沒有一個發育。2006年,中國的實踐八號衛星在完成主要任務航太育種實驗的同時,順帶加上了段恩奎參與的小鼠胚胎發育實驗。這次實驗讓我國建立起一套太空胚胎成像系統,照片順利傳回地面,但沒有看到小鼠胚胎細胞在太空中的發育。

  為了本次搭載實驗,研究人員歷經10年,用了幾萬枚胚胎做了上百次的實驗,研製出一套適合胚胎在太空發育的密閉培養系統。技術人員也提供了更優良的條件,中科院上海技術物理所的張濤等人將設備齊全的“實驗室”濃縮成一個17公斤重、僅有家用微波爐大小的培養箱。衛星發射流程也進行了優化,小鼠的2細胞胚胎樣品是在衛星發射前8小時安裝進去的,這最大程度保障了實驗不受地面因素干擾。

  現在,衛星已經返回地面,段恩奎表示,將把收回的樣本快速送到實驗室,進一步分析,判斷太空環境是促進還是抑制了胚胎的發育,其機理又是什麼。

  收穫4:一大波重要成果向我們湧來

  實踐十號衛星有兩個艙,回收艙和留軌艙。回收艙返回後,衛星留軌艙繼續在軌工作。目前留軌艙全部8個項目的空間實驗計劃已排定。煤燃燒實驗按照預定的方案主要在留軌段完成;其他實驗項目各有1~2次的空間實驗機會,完成預定的科學實驗以及開展部分拓展實驗。衛星留軌段讓我們有機會開展危險性、拓展性的科學實驗,它將是對前期在軌段實驗的有益補充。期間,科學實驗結果仍通過衛星原遙測、數傳發射機下傳。

  而搭載實踐十號衛星回收艙返回地球的科學樣品涉及11項空間科學實驗,其中2項為微重力科學實驗,剩餘9項為空間生命科學實驗,涉及領域包括:微重力流體物理、空間材料科學、空間輻射生物學效應、重力生物學效應、空間生物技術等。

  這些實驗的負責人都已經迫不及待地來內蒙回收現場,接收他們的寶貝成果。

  回收“植物培養箱”的上海生命科學研究院植物生理生態研究所研究員蔡偉明説,他們培養的是模式植物,項目屬於重力生物學範疇,研究植物怎麼感受失重,怎麼把這種物理刺激變成生物化學信號傳下去,會産生什麼影響。“已經發現,植物細胞壁會受微重力環境影響,變得鬆弛。植物在地球上從沒接觸過微重力環境,面對新環境,它産生了新的適應。這個新發現為我們研究生物適應性提供了新依據,我們還將根據回收樣品做進一步分析研究。”

  浙江大學教授王金福此次過來回收“骨髓培養箱”,這是浙江大學和中科院空間科學院的合作項目。“宇航員進入太空後回來,骨質變化很厲害,一個宇航員在太空一個月丟失的骨質相當於孕婦一年丟失的骨質。”王金福説,這次研究的目標,就是在真實空間,看人的骨細胞分化能力與地面比較,會有什麼變化?導致分化能力變化的原因是什麼?關鍵的細胞信號分子是什麼?這樣可以有針對性地開發出新藥物,促進骨細胞生殖,維持骨質平衡。

  中科院力學研究所研究員徐昇華過來回收中歐合作項目“Soret實驗箱”和“Soret控制箱”,這是一個研究微重力環境下石油組分熱擴散效應的實驗,對石油開採有應用價值。“一個深海油田的油井,打井費用上億元。在微重力環境下對石油組分熱擴散效應進行研究,可以排除地面重力因素干擾,精確測量相應的Soret系數,進而幫助建立模型,對地底石油組分分佈和油氣界面位置進行精確預測,提高石油開採效率,減少開採成本。”

  ……

  無論是回收艙還是留軌艙,這19項實驗都將有不少後續處理和研究分析工作,它們將陸續帶來一大波具有自主智慧財産權的重大創新科技成果,幫助科學家們突破生物技術、高新材料和生命科學等領域的難題。(中國經濟網記者 佘惠敏)

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