■本报记者 高雅丽
北京时间2022年7月24日，中国空间站首个科学实验舱——问天实验舱，在文昌航天发射场顺利升空，标志我国空间站建设又迈出重要一步。
作为“国家太空实验室”的一部分，问天实验舱以生命科学和生物技术研究为主，在空间生命科学与生物技术、微重力流体物理、空间材料科学、空间应用新技术试验等四个研究方向上规划部署了10余个研究主题，目前已立项40余个科学项目，空间站建成后将持续论证、滚动实施相关科学项目。
“这些科学实验研究多种空间环境要素下的基本科学规律、机理，探索人类长期太空生存所面临的一系列科学问题，将积极推进空间科学向应用转移，进一步提升我国空间科学整体水平。”中国科学院空间应用工程与技术中心研究员、应用发展中心主任张伟对《中国科学报》说。
空间站科学实验大有不同
同样的科学实验，在空间站进行和在地球上有什么不同？
张伟表示，在地球上，生命体和物质受到重力的作用，某些本质规律会被掩盖。而空间站能提供长期的微重力、辐射等特殊研究环境，有望发现被重力掩盖的物质本质规律。
“例如，在微重力条件下，会产生浮力对流极大减少、沉淀和分层现象基本消失、压力梯度极大减少等物理效应。”张伟说。
迎来问天实验舱后，航天员将进入舱内启动生命维持系统，完成科学实验柜的组装，同时开展交叉科学实验。而航天员的参与将进一步方便实验操作、实验模块更换和维修维护。
同时，空间站可以进行天地往返运输，实现实验模块更换以及实验样品返回。“在轨开展的生命、材料等科学实验，有必要将实验后的样品返回，回到地面做进一步研究。”张伟说。
此外，以天文观测为例，由于大气的吸收和干扰，宇宙中的伽马射线、X射线、紫外线、红外线等无法在地面有效观测到，相关谱段的天文观测需要发射探测器到太空中开展观测。
空间站建造完成后，将在轨运行10年以上。据张伟介绍，空间站拥有较为丰富的实验资源和条件，目前已研制了密封舱内的先进科学实验柜、巡天空间望远镜和舱外暴露实验装置。
另外，空间站密封舱外有独立载荷接口和大型挂点，在应用与发展阶段已规划了数十个舱外载荷项目。
探索生命体太空生长奥秘
张伟表示，此次开展的空间生命科学与人体研究将深入研究空间环境各因素对生命体细胞、组织、器官等各层次的影响与作用机理，例如植物、动物、微生物等在空间条件下的生长、发育、遗传、衰老等响应机理，探索认知生命体太空生长发育与繁衍的规律。
问天实验舱部署的生命生态实验柜以多种类型的生物个体（如植物种子、幼苗、植株、小型动物）为实验样品，开展拟南芥、线虫、果蝇、斑马鱼等动植物的空间生长实验。
生物技术实验柜以组织、细胞和生化分子等不同层次多类别生物样品为对象，开展细胞组织培养、空间蛋白质结晶与分析、蛋白与核酸共起源和空间生物力学等实验，探索微重力环境下细胞生长分化规律和机制。
“利用空间特殊环境发展创新的药物和医疗技术，如合成生物制造、基于蛋白质结晶的空间药物研发等，对指导和促进组织工程、生物医药、环境生物技术研究发展有积极作用。”张伟说。
