神舟十六號航天員景海鵬（中）、朱楊柱（右）、桂海潮。

?太空實驗項目的選取，主要是圍繞國內外前沿熱點方向和重大需求開展科學項目論證、遴選。如在空間生命科學領域，科學家面向空間生命孕育、合成生物制造與制藥、復雜生態系統等方向，規劃相應研究主題和實驗項目群，進行太空實驗。

(資料圖)

呂從民空間應用系統副總設計師、中國科學院空間應用工程與技術中心研究員

5月30日，神舟十六號載人飛船在酒泉衛星發射中心成功發射，此次神舟十六號航天員乘組首次包含“航天駕駛員、航天飛行工程師、載荷專家”3種航天員類型，也是我國航天飛行工程師和載荷專家的首次太空飛行。同時，跟隨神舟十六號載人飛船一同飛天的，還有5項生命科學實驗項目的實驗物資。這些實驗物資重約23.6千克，體積約95升，其中包括了6個定制貨包。

為什么要在太空開展生命科學實驗？空間應用系統副總設計師、中國科學院空間應用工程與技術中心研究員呂從民解釋：“生命是最復雜的物質存在形式之一，在空間特有的微重力、宇宙輻射和磁場變化條件下，研究人和多種生物響應，是深入探究生命現象本質的重要途徑，也是人類實現長期太空探索活動的基礎。”

線蟲、擬南芥成為太空“常客”

繼神舟十五號載人飛行任務啟動空間站三艙科學實驗柜后，隨著神十六乘組的到來，實驗艙將再次迎來線蟲實驗。在“空間輻射暴露引起線蟲發育過程DNA損傷修復及細胞凋亡影響研究”實驗項目中，一個裝載著4種線蟲的線蟲芯片實驗盒被帶上太空。

科研人員將利用全自動微流控系統對線蟲個體的在軌發育和損傷效應進行觀測，分析長期輻射暴露對DNA損傷修復及生殖細胞凋亡的影響，該實驗有望為揭示長期在軌生物個體對抗空間輻射損傷機制作出貢獻。

在“空間輻射損傷評估科學與應用關鍵技術”實驗項目中，線蟲也是“主角”。呂從民介紹，該實驗的主要科學目標是挖掘空間輻射損傷評估和風險預警的生物標志物，分析空間輻射損傷的品質因子，構建空間輻射損傷評估模型，為開發具有自主知識產權的空間輻射健康風險評估體系提供重要技術支撐。

同時，在“微重力環境對細胞間相互作用和細胞生長影響的生物力學研究”實驗項目中，6個生物力學樣品單元被上行至空間站，其中2個裝載肝細胞，4個裝載肝細胞/內皮細胞。“該實驗旨在認識肝組織細胞在微重力下的生物力學特征和力學—生物學耦合過程，以及重力變化對細胞生命活動的作用規律；發展基于生物力學的空間細胞—組織動態培養新實驗技術。”呂從民說。

生物實驗的“常駐嘉賓”、科學家最喜歡的模式植物——擬南芥也隨著神舟十六號再度飛上太空。科研人員將利用野生型、3種突變體和轉基因擬南芥，開展空間微重力環境調控植物細胞結構和功能的分子網絡研究，揭示植物感受微重力環境的信號轉導機制及其調控網絡。

此外，還有包含8個核酸實驗單元的“蛋白與核酸共起源及密碼子起源的分子進化研究”實驗項目，也隨神舟十六號飛上太空。該實驗將在國際上首次將氨基酸、核苷酸與磷結合，探索密碼子起源；考察重力效應對密碼子起源的影響；考察重力效應與生命進化的關系；為生命的化學起源理論體系及尋找地外生命宜居星球提供重要的科學依據。

呂從民說，空間科學與應用項目涉及的領域比較多，有效載荷的特點也各不相同，神十六乘組的載荷專家深度參與這些在軌實驗，可以大大提高在軌科學實驗效率，簡化科學實驗裝置設計，充分發揮人的自主判斷、決策、處理能力。

實驗圍繞熱點方向和重大需求

那么，與神舟十五號上行的太空實驗相比，神舟十六號上行的太空實驗有什么特點？

“神舟十五號和神舟十六號上行的太空實驗項目均以生命科學實驗為主，都是利用空間微重力、輻射條件開展實驗。每次飛行任務科學項目的安排主要根據飛船的上行資源條件、下行資源以及科學項目就緒狀態進行總體規劃。”呂從民解釋道。

同時，呂從民強調，空間生命科學實驗項目多數需要進行發射場樣品制備、加載、集成，并進行待發段臨射安裝，目的是保持生物樣品的活性、盡量減少地面重力條件對實驗結果的影響。

為什么要在太空開展科學實驗？在太空開展哪些實驗，又是由什么因素決定的？“實驗項目的選取，主要是圍繞國內外前沿熱點方向和重大需求開展科學項目論證、遴選。”呂從民說，比如在空間生命科學領域，科學家面向空間生命孕育、合成生物制造與制藥、復雜生態系統等國際前沿和人民健康需求，規劃相應研究主題和實驗項目群，進行太空實驗。

在微重力物理科學領域，面向活性軟物質、重要應用新材料制備、復雜等離子體、超臨界燃燒等前沿領域和國家重大需求，空間應用系統規劃了包括流體物理與熱物理、燃燒科學、材料科學、基礎物理等重點研究方向。

在空間天文與地球科學領域，瞄準暗物質、宇宙線起源、太陽系行星起源演化等國際公認的重大科學問題，空間應用系統將規劃開展長期空間觀測與科學數據處理。

此外，空間應用系統還瞄準新型原材料、關鍵元器件自主可控、在軌制造與建造等支撐未來空間任務實施的關鍵技術，在空間應用新技術研究領域規劃研究主題。

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“夢天”里的“百寶柜”

我國空間站工程航天技術試驗是空間站應用任務的一個重要領域，作為該領域的抓總研制單位，航天科技集團五院為空間站夢天實驗艙配置了航天基礎試驗機柜，它將有力推動我國航天新技術試驗取得新成果。

據航天科技集團五院專家介紹，航天基礎試驗機柜在軌至今，已成功開展在軌功能測試和部分載荷在軌試驗，目前產品狀態良好。

航天基礎試驗機柜結構機構子系統為平臺設備提供了緊湊的布局空間，試驗載荷不同，對在軌試驗空間的要求必然多樣化。兼顧用戶需求和模塊化設計是解決多樣化需求和載荷接口標準化的最佳方式。結構機構子系統能夠提供13個種類的試驗空間，可以根據用戶需求，以最小的I型載荷單元為基礎，適應多型規格的載荷單元以不同形式組合安裝，在軌實現載荷單元的自由匹配，最大化滿足試驗需求。

機柜作為一個試驗平臺，為各個試驗載荷提供了標準的機、電、熱、信息等保障條件。載荷試驗會產生熱量，這就需要熱控子系統對載荷環境溫度進行管理。熱控子系統通過多種手段為各個載荷提供了全方位服務。如果將航天基礎試驗機柜比喻成一棟大樓，熱控子系統就是這棟樓的“環境管家”，包括通風子系統、液冷子系統和抽真空子系統三部分。

信息管理子系統是整柜的信息控制中樞，通過它搭建的“神經系統”，控制著機柜和試驗載荷在軌的正常運轉。信息管理子系統所使用的光纖通信鏈路是機柜和外部空間應用系統的唯一數據傳輸通道，可謂實現機柜本體對外通信的“第一道大門”，承擔著柜內載荷數據交換與打包、上行指令數據的處理和分發等重任。試驗載荷在軌獲取的寶貴試驗數據，都是通過它來“聯通天地”。

信息管理子系統還配置了綜合管理設備，不僅用于實現柜內4路載荷的配電和柜內熱控產品的配電與控制功能，還肩負采集各載荷實時遙測并下傳、轉發載荷指令的重任。

同時，信息管理子系統配置的無線收發設備，可用于支持無線終端的快速接入，保障艙內高速無線網絡的覆蓋。針對大容量載荷數據的在軌存儲，設計簡便易懂的文件存儲架構為載荷數據的存儲與回放提供了可靠技術支撐。

（來源：科技日報）

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