多系统协同 中国空间站第五批实验样品正展开研究

发布时间:2024-02-27 00:46:55 来源: sp20240227

  央视网消息:不久前,神舟十六号载人飞船返回舱顺利返回,带回了22种科学实验样品。中国空间站第五批实验样品交付给科学家之后,将会展开哪些科学实验?这些在空间站展开的科学实验又有怎样的发现?下面我们就跟随记者一起去看一看。

  中国空间站梦天实验舱舱外的生物学暴露实验装置由大连海事大学设计,并联合中国科学院国家空间科学中心共同研制。随着第五批实验样品的返回交付,也标志着该装置顺利完成了舱外安装—实验—回收舱内—再出舱及第一批样品返回的全流程工作。

  在大连海事大学环境系统生物研究所,记者看到科研团队正在对不久前获得的实验样品进行对比分析,包括4个线虫实验盒、1个微生物实验盒和3个植物种子实验盒。其中,线虫样品盒共含有野生型和10多个不同突变株的秀丽隐杆线虫。这种线虫最大仅仅能长到1毫米,因其个体小、生活周期短、后代数量多、易于空间搭载培养、便于进行遗传操作等优点,被认为是空间生命科学研究中的重要模式生物,可以用来探索太空环境对机体的生长、发育、生殖、运动、衰老等方面的影响与作用机制。

  大连海事大学环境系统生物学研究所副教授 王巍:这次首批回来的样品实现了在轨长达五个半月的暴露,返回地面之后,首先我们要看能不能够存活下来,再一个是根据各个科学的目标去分析这些样品,去看在经过长期并且是综合性的空间环境下,它回来之后会是什么样的状态。

  大连海事大学环境系统生物学研究所教授 赵磊:课题组主要关心的是在长期的舱外暴露条件下,空间辐射对秀丽隐杆线虫的一些损伤效果、它的修复机制,以及如何使用一些药物去缓解损伤。

  赵磊介绍,通过研制舱外暴露平台并进行一系列暴露实验,目的就是要实现空间辐射损伤评估与预警,并研发新型抗辐射药物,来降低空间辐射损伤及健康风险等。

  大连海事大学环境系统生物学研究所教授 赵磊:我们还发现在秀丽隐杆线虫的体内出现了明显的DNA损伤以及相关分子变化。除此之外,我们在这个基础上也筛选了一种抗辐射的药物,我们用了抗辐射药物之后,就发现它的寿命和生殖的改变,损伤效应会出现一些缓解现象。

  空间辐射暴露实验可实现在轨监测

  向外太空探索是人类追求的目标,舱外的暴露科学实验就显得尤为重要。今年6月,中国空间站首次开展舱外辐射生物学暴露实验。利用这个生物学暴露实验装置,究竟可以展开哪些科学实验呢?

  空间辐射生物学暴露实验装置可用于开展空间粒子辐射、微重力等环境要素对不同物种产生的生物学效应机制的研究,装置内设计了13个装载生物材料样品的实验单元,可适用于植物种子、微生物孢子、休眠的小型动物等生物样品的长期暴露实验。装置还通过创新技术,在世界上首次实现了在轨观测不同线虫个体全生命周期在空间的生长、发育、组织器官及分子标志物的变化。

  大连海事大学环境系统生物学研究所副教授 钟润涛:对于线虫的控制,还有对线虫进行拍照、录像,所有的这些指令都可以在地面进行操作,根据我们的实验流程来开展在轨的实验。

  大连海事大学环境系统生物学研究所副教授 王巍:我们就设计了一个既可以在轨观测生物样品生长发育的系统,同时还可以实时传回地面的数据,直接可以天地实时地去控制,并且可以去发现它们会有什么样的生物学变化。

  专家介绍,利用空间站暴露平台进行生物学实验,将为人体生物体辐射损伤、遗传变异、辐射防护药品制备,以及辐射风险生物学评估提供技术支撑,对我国航天员在轨长期生存、载人登月等具有重要意义,还可以对核医学、放射医学等研究提供重要支撑。

  大连海事大学环境系统生物学研究所教授 孙野青:空间的辐射实际上是一个复杂的环境,比如像核电站的泄漏,它在环境中也是一个长时间的暴露,往往就拿不到地面对照的样品。但是空间实验就可以做成长时间在空间辐射环境暴露,以及跟它地面对照进行比较,这样拿到数据就能完全反演到地面,一旦出现这样的事故,我们怎么样去防护、怎么样预警,对于将来地面的辐射风险防护是有用的。

  多系统协同 确保生物学暴露实验顺利运行

  空间站舱外环境具有温差大、高真空、高能辐射等特点,这就要求舱外暴露实验装置的设计首先能够维持很强的稳定性,同时还要能够为内部所搭载的生命科学实验提供一系列的生命安全保障条件,可以说是一个系统性的工程。那么这个装置的设计有何特点?能够提供怎样的实验条件?实验样品的选择又有何讲究呢?再来听专家的介绍。

  大连海事大学环境系统生物学研究所副教授 王巍:首先就是要选适合空间搭载的科学实验样品,尤其是抗逆性比较强,比如说植物种子、孢子类,它没有太多的生保(生命安全保障)要求,可以长期满足实验的。第二个层次就是我们要去比较常规的在实验室里面做实验的条件,以及在外太空暴露时候装置所提供的条件之间是不是能够匹配、能够满足?这样才能够将样品发送到外太空去进行后续的实验。

  大连海事大学环境系统生物学研究所副教授 张萌:从这次神舟十六号返回的样品盒我们也看到,样品盒都经受住了火箭上下行以及在飞船中长期暴露,我们的样品装置可以保证样品在5℃—20℃的范围内。上天之后,我们还可以更精确地来控制温度,气压也在1到0.8个大气压之间,使得对地球上的生物更加友好,让我们更多的实验可以在暴露平台上开展。

  空间辐射生物学暴露装置虽然体积不大,但却是一个系统性工程,包含生物培养、辐射测量、在线观测等多个子系统,各系统协同配合,确保在轨实验顺利进行。 【编辑:付子豪】