神舟十五號航天員乘組在軌期間，開展了涵蓋科學與應用、航天醫(yī)學等領(lǐng)域的40余項科學實驗和技術(shù)驗證。記者日前從中國科學院空間應用工程與技術(shù)中心獲悉，神舟十五號飛船將空間站第四批空間科學實驗樣品帶回地面后，科研人員正在加緊研究這些珍貴的實驗材料，期待揭開更多深邃太空的奧秘。
發(fā)現(xiàn)“太空細胞”新特點
神舟十五號飛船返回地面后，中國科學院上海營養(yǎng)與健康研究所研究員應浩順利取回了一個小盒子——細胞組織培養(yǎng)模塊。其中裝載的是一批骨骼肌細胞，在太空飛行的幾個月里，它們在生物技術(shù)實驗柜中接受了一系列實驗。
小小的實驗模塊，實現(xiàn)了多項突破：成功實現(xiàn)骨骼肌細胞的在軌培養(yǎng)和分化，觀察到細胞融合、肌纖維形成等現(xiàn)象；利用我國自主研發(fā)的熒光成像系統(tǒng)，建立了在軌活細胞自噬的可視化分析方法；在國際上首次利用在軌熒光成像，檢測空間微重力環(huán)境下骨骼肌細胞自噬小體的誘導形成過程……
“人體中的骨骼肌占體重的40%，肥胖、糖尿病等代謝性疾病以及與衰老相關(guān)的肌萎縮等，都與骨骼肌功能異常相關(guān)。”應浩介紹，航天員在太空執(zhí)行任務時也會出現(xiàn)肌萎縮。研究其背后的機理，將為空間站后續(xù)任務的開展，以及未來的探月、探火等深空探測任務提供助力，同時也能為地面環(huán)境下老年人肌少癥、長期臥床導致的肌萎縮等疾病的防治提供新思路。
通過天地樣品的比對實驗，科研團隊已經(jīng)取得了初步發(fā)現(xiàn)。應浩說，在空間微重力環(huán)境下，骨骼肌細胞仍具有生長分化的能力，但應激響應出現(xiàn)異常，細胞的自噬水平發(fā)生改變，恢復能力受損。目前，相關(guān)研究工作仍在進行?！爸挥性谡鎸崡l件下開展微重力環(huán)境對骨骼肌作用的研究，才能揭示空間復雜環(huán)境引起肌萎縮的機制，找到有效的對抗手段。”
揭開籠罩實驗的重力“面紗”
與骨骼肌細胞一同返回的，還有一種鋁合金材料。
單晶高溫合金是制備航空發(fā)動機和熱氣輪葉片的關(guān)鍵材料，要通過定向凝固方式制備?！皢尉У哪踢^程，就像是水結(jié)冰?！敝袊茖W院金屬研究所研究員羅興宏將這個過程形象地比作冰窗花的生長，“先長出主干，再側(cè)向長出枝杈，我們把這個過程稱為枝晶生長?！辈贿^，單晶合金的元素組成遠比水復雜得多，不同元素的溶解度不同，加上溫度、重力等作用，會導致合金凝固過程中內(nèi)部發(fā)生對流。
“對流就像是攪拌、沖刷，合金熔體里某種元素多一點，另一種元素濃度高一點，都會導致單晶合金制備過程形成一些缺陷?！绷_興宏說，要祛除常見的雜晶、成分偏析等缺陷，提升合金綜合性能，首先要搞清重力的影響機理，“空間站是個理想的環(huán)境，能幫我們揭開重力這個籠罩在實驗上的‘面紗’，看到凝固的本質(zhì)過程?！?/p>
熔點較低、成分較簡單的鋁合金打了頭陣。利用空間站高溫材料實驗柜Ⅰ型爐完成定向凝固實驗的鋁合金，跟隨神舟十五號飛船返回地面，羅興宏團隊正在對樣品解剖、分析，“我們重點關(guān)注重力對枝晶的粗細、間距等形態(tài)以及材料成分分布的影響，期待通過空間與地面聯(lián)合研究，有好的結(jié)果呈現(xiàn)。”接下來，他們還將利用高溫材料實驗柜中溫度較高的Ⅱ型爐，探索更復雜的合金體系凝固研究。
公開征集空間科學實驗項目
神舟十五號乘組在軌期間，完成了15個科學實驗機柜的安裝測試，開展了涵蓋科學與應用、航天醫(yī)學等領(lǐng)域的40余項科學實驗和技術(shù)驗證。
載人航天工程空間應用系統(tǒng)副總設(shè)計師王珂表示，在空間站建設(shè)前，要想到太空開展一次科學實驗，哪怕細胞樣品只有幾十克，伴隨的科研設(shè)備重量也要數(shù)十公斤，前期準備需要3至5年的時間。“現(xiàn)在，我們已經(jīng)把太空的‘實驗大樓’蓋好了，一次上行就可以攜帶幾十盒實驗樣品，進行滾動式研究，前期設(shè)備研發(fā)的時間也省下了。從實驗概念提出到真正在軌實施，最快只需要半年時間，這是跨越式的提升?！?/p>
根據(jù)實驗需求，空間站各實驗柜后續(xù)還能再升級；如果出現(xiàn)故障，部件可以在軌維修或者更換。人機界面的友好設(shè)計，讓航天員能更深度地參與到空間科學實驗中來。目前，空間應用系統(tǒng)正在公開征集空間站科學與應用項目，王珂表示，期待社會各界踴躍參與空間科學研究，發(fā)現(xiàn)更多奇妙的現(xiàn)象。（劉蘇雅）
（責任編輯：蔡文斌）
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