太空超级实验室 人类能在太空正常繁衍吗

■实践十号卫星在轨模拟图。新华社发

　　我国成功发射首颗微重力科学实验卫星“实践十号”，将完成19项微重力科学和空间生命科学实验

　　据新华社电 6日1时38分，我国首颗微重力科学实验卫星——实践十号返回式科学实验卫星，在酒泉卫星发射中心由长征二号丁运载火箭发射升空，进入预定轨道。实践十号将在太空中完成19项微重力科学和空间生命科学实验，力争取得重大科学成果。

　　实践十号卫星首席科学家胡文瑞院士介绍，实践十号于2012年12月31日正式立项，是我国空间科学先导专项首批科学实验卫星中唯一的返回式卫星，也是单次开展科学实验项目最多的卫星。其科学目标是研究、揭示微重力条件和空间辐射条件下物质运动及生命活动的规律，并取得创新科技成果。

　　实践十号将利用太空中微重力等特殊环境完成19项科学实验，涉及微重力流体物理、微重力燃烧、空间材料科学、空间辐射效应、重力生物效应、空间生物技术六大领域。其中，8项流体物理和燃烧实验将在留轨舱内进行，另外11项科学实验将在回收舱进行。19个项目由中科院11个研究所和6所高校承担，此外欧洲空间局和日本宇宙航天研发机构各参加了一个科学实验项目。

　　据介绍，实践十号总设计寿命15天，将利用我国成熟的返回式卫星技术按预定程序返回地球，回收舱将在内蒙古四子王旗着陆。

　　“实践十号卫星的成功发射、在轨运行和回收将极大地提高我国微重力科学及空间生命科学研究的整体水平，为未来空间环境的开发利用提供创新知识，对促进我国空间科学创新发展具有重大意义。”空间科学卫星工程常务副总指挥、中科院国家空间科学中心主任吴季说。

　　揭秘 太空“超级实验室”有多牛？

　　据新华社电 对科学家来说，宇宙空间是一个很好的实验室。地球上的物理现象，都受到地球重力的制约，比如浮力、沉降等。在微重力，即“失重”环境下，能观察到很多地球上不可能观测到的独特现象。

　　“极端物理条件下，物质的运动规律、物理化学过程、生命过程等都可能会发生变化，这就意味着重大科学突破的可能。”实践十号卫星首席科学家、中科院院士胡文瑞说，人类要走向太空，就必须研究微重力环境下物质会发生哪些变化。科学家的一些理论猜想，也只有到太空微重力的环境下，才能进行实验验证。

　　“地球重力场是盖在物质运动规律和生命活动规律上的面纱，不揭开就无法看到很多问题的本质。”中科院国家空间科学中心主任、空间科学卫星工程常务副总指挥吴季说。

　　优势 微重力环境比空间站更好

　　我国将在2020年前后开始空间站的建设，为什么还要发射科学卫星？胡文瑞解释说，空间站有实验时间长、可以有人参与等优势，但残余重力、机械动力和人的活动干扰可能给实验结果带来影响。实践十号卫星将为实验提供更好的微重力环境和其他条件。

　　一是卫星的微重力水平可更高，是地球表面重力的10-6g，而太空站上仅为地球重力的10-3g；二是它的机动性高，比如这次要进行的胚胎实验可以在发射前8小时才装到卫星上，缩短在地面停留的时间，如果搭载在载人飞船上就做不到这一点，而且返回式科学卫星在实验完成后就可以及时回收，这是空间站做不到的；三是科学卫星风险小，且造价大大低于建设一个空间站。

　　突破 绝不重复别人的实验

　　胡文瑞介绍，实践十号搭载的19个实验项目是从200多项申请中脱颖而出的，按照创新性、可行性、必要性等科学标准，经过严格遴选、反复论证，涵盖微重力流体物理、微重力燃烧、空间材料科学、空间辐射效应、微重力生物效应、空间生物技术6大领域。

　　“我们绝不会重复别人的实验。”胡文瑞说，“所有实验任务都是全新探索，每一项科学实验均具有创新性，有很强的科学研究价值，有望获取具有国际先进水平的、具有自主知识产权的重大科技成果。”

　　纪录 单次实验项目最多

　　胡文瑞介绍，目前世界上只有俄罗斯和我国把返回式卫星技术运用到科学卫星上。实践十号搭载了19项科学实验任务，涉及28项科学实验研究，是迄今为止单次空间微重力和生命科学实验项目及种类最多的卫星任务。

　　不同于俄罗斯科学卫星是任务结束后整体返回地球，实践十号分为留轨舱和返回舱。“19项实验中，8项流体物理和燃烧实验将在留轨舱进行，其他11项科学试验将在回收舱进行。”实践十号卫星科学应用系统总设计师康琦说，实践十号设计寿命为15天，返回舱在轨飞行若干天后将返回地球，而留轨舱将继续在轨工作3到5天。

　　实践十号卫星整体为柱锥组合体形状，高约5.2米，直径超过2米。19个实验载荷分别装在29个铝合金箱子里，总共近600公斤。

　　延伸

　　搭载着19个“特殊乘客”的实践十号返回式科学实验卫星在为期15天的太空之中，将利用地球上没有的微重力实验环境完成19个创新实验，涉及28项科学实验任务。

　　这位科学“实践者”将在太空试验场里办哪些“大事”？先来一睹为快！

　　大事1 小鼠胚胎细胞在太空如何生长发育？

　　随着人类走向太空，未来，哺乳动物能在太空正常繁衍吗？实践十号把小鼠早期胚胎带上了太空。

　　“我们以小鼠细胞胚胎为研究对象，对其进行培养并显微实时跟踪观察，看它在微重力环境中能否继续分裂到8个细胞、16个细胞……观察在微重力情况下，哺乳动物胚胎能否和在地球上一样正常发育。”中科院动物所研究员段恩奎说。

　　太空“实践者”还有望在世界上首次获得空间小鼠早期胚胎是否能发育的实时摄影图片。

　　大事2 向太空火灾事故说“不”

　　载人空间飞行过程中，存在多种威胁，航天器舱内火灾事故是最严重的一种。微重力环境比地面更容易着火，且着火点不易发现，很难扑灭。那哪些材料能用？如何发现火情？怎么灭火？这一系列问题都要靠太空实验去解决。

　　这次实践十号计划开展的“导线绝缘层着火实验”和“典型非金属材料着火实验”，会在特殊的设备中通过大电流发热或加热丝进行引燃，观察微重力条件下特定材料的着火和燃烧特性，了解环境流动、氧气浓度和材料形状等因素对火焰传播的影响规律，并与重力条件下的燃烧进行对比。

　　大事3 当太空辐射遇上微重力，基因组会不会变？

　　空间环境中的高放射性辐射和微重力是人类空间活动面临的两个有害因素。在微重力环境下，辐射对人体基因组的损伤是叠加、抵消还是乘积作用？应如何评估风险？

　　此次实践十号将开展的“空间辐射对基因组的作用和遗传效应研究”实验，以小鼠细胞和果蝇为样本，定量研究空间辐射对基因组稳定性方面的影响，就是希望解答这个问题。“我们把小鼠细胞模型放置在培养装置里，地面可以控制培养温度、更换培养液。”中科院生物物理研究所研究员、实验项目组负责人杭海英表示，可以把细胞固定在某一个成长状态，等到返回后专门研究不同时间点基因活动的改变。

　　杭海英说，必须对这两个因素的危害性作出客观评估并据此寻找恰当的应对方法，才能保证人类长期空间活动的顺利进行。

　　大事4 地面看不见的“冷焰燃烧”，煤炭能实现吗？

　　美国空间站十大成果之一，就是通过棉花团点燃观察到“冷焰燃烧”，这是地面无法看到的。此次“煤燃烧及其污染物生成实验”也期待看到微重力条件下煤的“冷焰燃烧”实验效果。实验将选择2至3种我国典型煤种，在实验装置中点燃、观测、记录。这样的实验放在放在遥远的太空，意义大不同。

　　康琦说，煤炭是我国能源的主力，但污染较大。在地球上，受浮力、热对流等因素影响，煤燃烧的系数无法准确测得。而在微重力环境下进行煤燃烧实验，有望获得一些地面无法得到的基础数据。这对完善煤燃烧理论和模型，帮助人类更好利用煤炭资源有重要意义。