新華社酒泉4月6日電 題:中國實踐十號衛星將在太空做的19項新奇有趣實驗
新華社記者 喻菲 王聰 榮啟涵
中國6日發射的實踐十號返回式衛星上,將在未來兩周進行19項新奇又有趣的實驗,既尋找人類未來宇宙生存之法,又助人類在地球上的生活更美好。
這顆衛星的首席科學家、中科院院士胡文瑞説:“實踐十號上開展的科學實驗都是全新探索,都是國外沒有開展過的,每個都具有創新性和很強的科學研究價值,將孕育學術上重大問題的突破。”
這19項實驗包括:
1、微重力條件下哺乳動物早期胚胎發育研究
這一研究將展示哺乳動物早期胚胎在太空環境下的發育情況,揭示太空環境下哺乳動物早期生命活動規律,為保障人類太空活動中生殖發育健康提供科學依據。
在國內外,迄今尚未見到在空間微重力實驗條件下,成功進行哺乳動物早期胚胎發育體外研究的報道。這一實驗首次在太空進行哺乳動物早期胚胎發育研究,觀察太空環境中小鼠早期胚胎的發育過程,並探討太空環境對胚胎發育的作用機制。
2、微重力條件下造血與神經幹細胞三維培養與組織構建研究
人類要想在宇宙空間中長期生存,就需要研究解決一系列空間生命課題,如失重、真空、宇宙輻射、高溫(或低溫)等宇宙環境因素對生命過程的影響。
這一實驗是國際上首次開展微重力條件下造血與神經幹細胞三維培養研究,揭示微重力下細胞三維生長的基本規律及其對自我更新、分化與功能的影響,探索解決目前幹細胞非分化性增殖、高效定向分化、三維組織構建等世界性難題的新途徑。
3、微重力條件下人骨髓間充質幹細胞的骨細胞定向分化效應及其分子機制研究
從幹細胞水準研究微重力造成骨細胞生成減少的生物學效應以及分子機制,是探討空間微重力影響骨質變化的重要內容之一。實驗有助於了解長期空間飛行和失重情況下造成的人骨量丟失的原因,為將來開發相關藥物或預防措施提供科學基礎。
4、空間輻射誘變的分子生物學機制
實驗將研究空間輻射環境引起基因組不穩定生物學效應機制;挖掘對空間輻射環境敏感的生物分子和空間環境引起生物學效應的誘因,將為載人航太中的深空探測任務和艙外暴露試驗打下技術基礎。
5、空間輻射對基因組的作用和遺傳效應研究
實驗通過檢測太空旅行前後小鼠細胞和果蠅的樣本,定量研究空間輻射對基因組穩定性改變的效應,尋找新的空間輻射敏感標誌生物分子,為太空輻射的風險和防護研究提供新的基礎數據和檢測手段。
6、空間環境對家蠶發育的影響與變異機理的研究
長期微重力狀態、空間輻射、超真空等不同於地面的因素對動物生命活動是否産生影響,以及影響的程度和機理都是人們迫切需要了解的問題。
已有研究表明空間環境能夠誘變家蠶。但是,誘變過程中哪些基因發生了變化,蛋白的種類和豐度都是未知因素。這一實驗在空間連續培養家蠶胚胎12天,研究空間條件下家蠶胚胎基因表達的特徵,並將這些研究結果和方法推廣到其他的生物研究之中。
7、微重力下細胞間相互作用的物質輸運規律研究
科學家已發現進行空間活動的宇航員有骨質流失、肌肉萎縮、免疫功能下降和心血管系統異常等一系列生理改變,足以影響宇航員的生活品質和工作能力,尤其是長期飛行,甚至可能引起不可逆的變化。這一實驗將為了解宇航員空間生理變化的機理,併為尋找應對措施提供科學與技術支撐。
8、空間微重力條件下光週期誘導高等植物開花的分子機理研究
當地球植物飛向太空後,晝夜不再是24小時週期,也不再有四季的變化,如國際空間站上每24小時中有16次的日出與日落,也沒有了重力,植物沒有上下方向。那麼,植物的生長髮育和代謝活動會有怎樣的變化?其內在的遺傳機制會怎樣適應地球上從未有過的微重力新環境?國內外在空間已進行了多次的植物生長試驗,但還並沒有完全闡明微重力對植物生長髮育的影響,尤其對於微重力條件下光週期誘導開花途徑,目前尚未見報道。
這一研究將從一個全新角度為認識重力在高等植物開花調控中的作用機制提供重要依據。實驗在國際上首次使用在軌微重力條件下熱激啟動基因表達並通過實時熒光圖像觀察的方法與技術。所得數據將應用於載人航太受控生命生態支援系統的設計,併為空間植物培養提供理論依據。
9、微重力植物生物學效應及其微重力信號轉導研究
實驗將為培育適宜空間栽培的轉基因植物新品種尋找線索。
10、微重力下煤燃燒及其污染物生成特性研究
煤炭在中國能源消費中佔很高的比例,帶來較大的污染。在微重力環境下,觀察煤炭燃燒和污染物生成的基本規律,有望獲得一些地面無法得到的基礎數據,發展更完善的煤燃燒理論和模型,幫助人類更好地利用煤炭資源。
11、典型非金屬材料在微重力環境中的著火及燃燒特性研究
在載人空間飛行過程中,航太器艙內的火災事故是最令人恐懼、危害最嚴重的一種。防火安全是載人航太器設計和運作中必須妥善解決的最重要問題之一。
為最大程度預防航太器艙內火災的發生,首先需要掌握所使用的非金屬材料的防火特性,建立材料選用和使用規範,對不得不使用的可燃材料,根據其燃燒特性制定相應的火災預防辦法。
12、微重力環境電流過載下導線絕緣層著火煙的析出和煙氣分佈規律
研究可為解決中國載人飛船及空間站防火等國家重大戰略需求提供不可替代的技術支撐。
13、空間熔體材料科學實驗
實驗將研究微重力環境下晶體生長和凝固過程,獲得地面重力場中難以生長的高品質材料。
14、微重力條件下石油組分熱擴散特性的研究和Soret系數的測量
熱擴散效應也叫Soret效應,與石油開採有關。要想盡可能準確地預測油田中的氣油界面和組分分佈,需要Soret系數的準確數據。然而,在地面常重力條件下無法獲得不受對流干擾的理想熱擴散過程,也難以得到Soret系數的準確數據。
中歐合作的這一項目是國際上一系列相關研究之一,在衛星上搭載雙方共同研製的儀器設備。實驗有望獲得包括中國石油樣品在內的石油不同組分的Soret系數的精確數據,幫助預測油田中石油組分分佈和油氣界面位置,進而指導石油的開採並降低開採成本。
15、熱毛細對流表面波空間實驗研究
為滿足現代微電子工業等對高品質半導體和合金材料的需要,晶體生長已成為空間微重力環境的一個重要應用前景。國內外已開展了多次空間晶體生長實驗,但生成的晶體品質仍不盡如人意。其原因是由於毛細對流的不穩定性。如何抑制振蕩毛細對流的産生,從而避免條紋缺陷,有必要對毛細對流開展深入研究。
16、膠體有序排列及新型材料研究
實驗有望獲得大尺寸高品質金屬奈米晶體。
17、蒸發與流體界面效應空間實驗研究
實驗將為載人航太等航太工程中的空間熱流體設備的設計開發提供理論依據。
18、微重力沸騰過程中的汽泡熱動力學特徵研究
實驗有助於加深理解沸騰傳熱內在機理,成果可服務於航太,尤其是載人航太事業。
19、顆粒物質運動行為-顆粒流體氣液相分離空間實驗研究
這是首次在有系統的長微重力時間下振動激振顆粒運動實驗,有望獲得團簇形成與分聚和冷卻行為等顆粒動力學重要實驗結果。