太空实验“高大上” 研究成果“接地气”

<p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em"><strong>核心提示</strong>：你们知道国际空间站上的航天员在做哪些实验吗？</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">你们还知道这些实验对人类到底有何意义吗？</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">本文将带您了解国际空间站上开展的那些神秘实验。</p><p style="text-align: center; text-indent: 2em; margin-bottom: 1em"> </p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">不久前，有消息报道，2016年，国际空间站将首次开展来自中国的科学实验。据悉，该实验是由北京理工大学支付相关费用后，使用美国一家公司的设备进行的，实验将验证太空辐射对人体DNA的影响。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">这则消息不禁引起人们对国际空间站的关注。那么，将近“17岁”的国际空间站作为太空科研基地到底做了哪些实验？在科研上又作出了哪些贡献呢？</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em"><strong>豪华阵容的“天空实验室”</strong></p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">国际空间站定位为国际科学研究的轨道实验室，但它的运行并不顺利。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">由于受2003年哥伦比亚号航天飞机事故的影响，在很长时间里国际空间站都因缺乏实验设备而未能全面开展相关实验，直到2011年国际空间站基本建成后，这一状况才从根本上得以改变。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">现在的国际空间站拥有美国“命运号”、欧洲哥“ 伦布号”、日本“ 希望号”3个大型实验舱。同时，3个节点舱也有一些任务机柜。此外，俄罗斯的“曙光号”和“星尘号”舱段也可以兼职做不少科学实验。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">在国际空间站上的多个实验舱内，都按照微重力实验的要求进行了设计，目的是尽量提供良好的微重力试验环境。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">目前，国际空间站基本为人类提供一个上佳的微重力实验场所，可以进行最先进的生物、物理、化学、材料科学等实验。其中，“命运号”实验舱内装有13个实验机柜，可用于人体科学和生物科学、材料科学和对地观测等研究，“哥伦布号”实验舱携带了生物学实验室、生理学模块、流体科学实验室和抽屉式机架等设备，“希望号”实验舱则支持生物、医学、材料、对地观测和天文观测等实验研究。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em"><strong>实验结果天上地下大不同</strong></p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">从目前来看，国际空间站的科学实验主要涉及空间微重力人体研究、微重力生物学、微重力物理学、空间天文学和对地观测等研究工作。其中，人体微重力实验主要是围绕航天员的身体各个系统来展开的，通过国际空间站上长时间的数据收集和研究，提出应对太空微重力和辐射环境的解决方案，为未来诸如载人登月、月球基地建设、登陆小行星和登陆火星等长时间载人深空探索任务提供支持。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">虽然大家比较关注的是人体研究实验，但事实上，空间站上的微重力生物学研究更为广泛和有趣得多。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">微重力生物学研究包括微重力环境下微生物、植物、动物、生物工程和细胞生物学等研究方向。微重力生物学实验为空间站提供微生物预防，并实验和生产地球上不易制造的疫苗和抗生素，为太空制药的商业化做好准备。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">此外，这个领域还将进行太空植物生长研究实验，这倒不是为了太空育种，而是为了研究轨道或是其他星球上的植物如何生长，这将为基于生物的闭式循环生命保障系统奠定技术基础，还将为地外生产粮食蔬菜积累经验。目前的研究发现，植物离开重力后仍能生长，这对未来的太空活动来说是个好消息。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">此外，国际空间站还是微重力物理学研究的“天堂”，美、俄、欧、日都进行了微重力物理研究。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">空间站的微重力实验包括流体物理、材料科学、基础物理研究，还有蛋白质晶体培育和微重力燃烧等研究内容。其中，蛋白质晶体培育是国际空间站早期的研究重点，主要目的是利用得天独厚的太空环境生产高质量的蛋白质晶体。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">微重力燃烧研究也是国际空间站持续在做的实验，它的重点是研究微重力环境下发动机燃烧室的燃烧过程，用于改进空间推进剂系统燃烧室的设计等。有意思的是，航天员曾在庚烷燃烧实验中发现，火焰熄灭后庚烷液滴还在以看不见的方式燃烧，这种火焰温度只有几百度，燃烧产物为一氧化碳和甲醛。以前，科学家们曾试图在地球上模拟这种冷焰，但以失败告终。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">微重力环境下的流体物理实验有助于改进和设计出更为轻便和可靠的流体系统，这对液体推进剂、水的转移补给以及液体材料的加工都大有裨益。此外，航天员在微重力环境下还进行了材料和基础物理的实验，这在改进研究半导体和复合材料等方面有着重要的应用前景。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">国际空间站还进行过独特的超临界水的实验，超临界状态的水可以用于氧化有机物，这对处理空间站废物具有很高的价值，对于处理地面的垃圾也有广泛的应用前景，但超临界水的盐分处理十分棘手，微重力环境下可以排除重力影响，可能研究出如何有效排除盐分干扰的办法，为太空和地面的垃圾处理开辟新的道路。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">对地观测、空间天文研究也是国际空间站实验中的“重头戏”。对地观测包括拍摄地球植被、水灾和火灾等事件，研究地球海洋、大气层和电离层，测定二氧化碳和甲烷含量等内容。国际空间站的空间天文学研究包括太阳观测、X射线观测、伽马射线观测等内容，舱外桁架上的阿尔法质谱仪还对暗物质进行了探测。有意思的是，一家商业公司还在国际空间站上安装了高清摄像机，其拍摄的地球高清视频用于商业出售。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em"><strong>“接地气”的实验成果</strong></p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">近年来，科学家们在国际空间站上进行了大量创造性的实验，取得了辉煌的科学成果。在第64届国际宇航大会上，科学家们评选了国际空间站上的十大科学成就，这其中饱含了科研工作者无数个日日夜夜的心血。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">在这十大成果中，如何防止骨质疏松是与我们息息相关的。研究指出，合适的运动、良好的饮食和作息等健康的生活方式比任何药物都有效。尽管如此，美国安进公司还是在空间站上研制了治疗骨质疏松的特效药。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">此外，国际空间站还通过配备的高光谱成像仪，为人类提供了前所未有的沿海水质监测信息；利用微重力环境，研究了纳米材料在磁场中如何进行胶体自组；研究了沙门氏菌的致病原理，并了解了病菌在微重力环境下变异的方式和途径，为航天员的饮食健康提供了保障；进行了抗乳腺癌药物的研究，主要是通过微胶囊实验来提高癌症的治愈率……（张雪松）</p><br />