中国空间站步入全面运营第三载,科研活动如火如荼。截至目前,空间站已成功实施逾180项科学与应用项目,运送了近2吨的科学物资至轨道,并带回近百种空间科学实验样品,一系列原创科学成果相继问世。此刻,空间站内正进行着哪些实验?地面的科研人员又有何新动向?让我们一同走进实验室,探索中国空间站科研的最新进展。
在中国科学院生物物理研究所的实验室中,科研人员正对近期由天舟八号货运飞船送至空间站的果蝇进行细致分析。这些果蝇作为模式动物,在太空中展现了独特的生长繁育及行为模式。自2024年11月进入太空以来,果蝇已在严格控制的温湿度、光照周期及气体循环条件下,繁育出三代。航天员已对每一代果蝇进行了采样,科研人员则通过连续视频监控,获取了超过4TB的宝贵数据。
据中国科学院生物物理研究所研究员李岩介绍,太空中的果蝇表现出与地面截然不同的行为特征,如飘浮与翻跟头。科研人员正利用先进的视频处理技术和人工智能辅助分析这些行为。这些数据对于研究果蝇在空间环境中的生长发育及行为特征至关重要。
另一项引人注目的实验是颗粒动力学实验,其中首次观测到反“巴西果”效应。在中国空间站的微重力环境下,科研人员发现大小颗粒混合物的振动行为与地面截然不同。通常,在地面摇晃的坚果罐中,大颗粒会上浮至顶层,小颗粒下沉,即“巴西果”效应。然而,在太空实验中,大颗粒却下沉,小颗粒上浮,呈现出反“巴西果”效应。这一发现不仅验证了重力在颗粒介质行为中的关键作用,还为未来的太空探索提供了理论支持。
《中国空间站科学研究与应用进展报告》(2024)指出,中国空间站作为覆盖空间科学相关学科领域最全、在轨支撑能力最强的国家太空实验室,计划在轨稳定运行十年以上,并将陆续开展千余项研究项目。目前,我国已规划了四大研究领域32个研究主题,涵盖空间生命与人体研究、微重力物理科学、空间天文与地球科学、空间新技术与应用。
在空间生命科学领域,科研人员围绕植物、动物、微生物和细胞开展了大量实验研究。例如,在国际上首次实现从种子到种子的水稻全周期培养,并成功将返回的样品在地面种植。还研究了斑马鱼和金鱼藻的二维生态系统,为脊椎动物研究奠定了基础。在新材料研究方面,科研人员利用太空无容器材料实验条件,研究了难熔合金等重要合金材料,为开发未来航空发动机叶片材料等奠定了基础。
中国科学院空间应用工程与技术中心研究员张伟表示,中国空间站的首批空间科学、应用实验与技术试验项目进展顺利,各领域科学团队已产出系列原创性、前沿性、创新性成果,累计发表500多篇高水平SCI论文,获得150多项专利。未来,中国空间站还将开展更多前沿领域的研究项目,如小鼠的空间生命孕育、新材料研究及空间天文研究等。