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【文/ 觀察者網(wǎng)專欄作者 譚驍天】

4月20日傍晚，隨著長征七號(hào)遙二火箭的成功發(fā)射，天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船也準(zhǔn)確進(jìn)入了與天宮二號(hào)共面的對(duì)接軌道。作為我國第一艘專門用于空間站/空間實(shí)驗(yàn)室上行運(yùn)輸?shù)呢涍\(yùn)飛船，大家都親切地稱呼天舟一號(hào)為“給天宮送貨的快遞小哥”。但很遺憾的是，由于天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室目前正處于無人值守狀態(tài)，此次“天舟快遞”上搭載的貨物，除了推進(jìn)劑以外，都不會(huì)有人簽收。

天舟一號(hào)采用了全封閉構(gòu)型的貨倉

基于中國航天一貫的艱苦樸素精神和發(fā)掘任務(wù)潛力的能力，天舟貨運(yùn)飛船高達(dá)6.5噸的上行運(yùn)載能力當(dāng)然不會(huì)因?yàn)闆]人收貨而被浪費(fèi)掉。

根據(jù)相關(guān)報(bào)道，天舟一號(hào)上共搭載了涉及空間環(huán)境探測(cè)、力學(xué)環(huán)境測(cè)量、生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)這三個(gè)大方面的四十個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)備。在預(yù)計(jì)為時(shí)三個(gè)月的在軌期間，這四十個(gè)設(shè)備將開展十三項(xiàng)各方面科學(xué)實(shí)驗(yàn)。尤其值得一提的是，由于天舟一號(hào)的貨倉采用了全封閉的設(shè)計(jì)，具備載人級(jí)別的環(huán)境控制能力，它非常適合被用于開展常壓微重力條件下的空間生物學(xué)實(shí)驗(yàn)。

蘇聯(lián)早期的生物衛(wèi)星

說起空間生命科學(xué)研究，我國只能算是個(gè)新秀。

為了探尋空間極端環(huán)境，尤其是失重及宇宙射線對(duì)高級(jí)生命活動(dòng)的影響，早在20世紀(jì)五十年代后期，蘇聯(lián)和美國就相繼發(fā)射了數(shù)枚搭載了大鼠、狗、猴子等哺乳動(dòng)物的生物衛(wèi)星。而在載人航天技術(shù)相對(duì)完善后的七八十年代，美國和蘇聯(lián)又相繼在各自的載人飛船和空間站內(nèi)（如美國阿波羅飛船，天空實(shí)驗(yàn)室，蘇聯(lián)禮炮和和平號(hào)空間站）進(jìn)行過多種較為復(fù)雜的空間生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)。

90年代初期，我國也曾經(jīng)利用尖兵系列返回式衛(wèi)星進(jìn)行過哺乳動(dòng)物太空生存實(shí)驗(yàn)，但受限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平，這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)最終以失敗告終。

但即便是美蘇兩大航天強(qiáng)國，受困于自動(dòng)化生物實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、小型化檢測(cè)設(shè)備的匱乏和大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)難度，在這一階段內(nèi)的空間生命科學(xué)研究也只能以細(xì)胞或組織的靜態(tài)培養(yǎng)為主，而且實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集高度依賴于載人飛船和返回式衛(wèi)星的載貨下行能力。很不幸的是，飛行器的再入過程又往往伴隨著超重、高溫和劇烈擾動(dòng)。這些干擾性因素都降低了實(shí)驗(yàn)樣本表現(xiàn)的可靠性，也使得這一階段的空間生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)很難提升到能和地面實(shí)驗(yàn)相提并論的水平。

隨著國際空間站的逐步建成，這樣的尷尬局面很快有了改觀。相比之前的禮炮和天空實(shí)驗(yàn)室，國際空間站不僅空間充足，而且在設(shè)計(jì)時(shí)就已經(jīng)考慮到了較為復(fù)雜生物實(shí)驗(yàn)裝置的安裝位置。這些特質(zhì)使國際空間站成為了迄今為止獨(dú)步天下的空間生物實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。其中最典型，也是最出名的，就是下圖中的微重力科學(xué)手套箱。

宇航員在微重力手套箱中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作

這樣的設(shè)計(jì)不僅簡(jiǎn)化了箱內(nèi)實(shí)驗(yàn)載荷的替換程序，也從物理上隔絕了可能存在污染源的試驗(yàn)區(qū)和箱外相對(duì)潔凈的生活區(qū)，更讓航天員實(shí)際參與進(jìn)這些微重力實(shí)驗(yàn)成為可能。

有人參與的空間生物實(shí)驗(yàn)相配套的實(shí)驗(yàn)輔助設(shè)備，在這一階段也出現(xiàn)了迅猛發(fā)展。目前美國航天局及相關(guān)實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)開發(fā)出了失重環(huán)境專用的移液槍、加樣器、除泡器、PCR（DNA擴(kuò)增）儀以及可便攜的熒光檢測(cè)設(shè)備（如下圖所示）。利用這些技術(shù)，科研人員完全可以在國際空間站中進(jìn)行簡(jiǎn)單的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)，這對(duì)于檢測(cè)生物體在空間生存過程中的基因變異尤其重要。

國際空間站使用的生物實(shí)驗(yàn)器材

與此同時(shí)，地面上的生物傳感系統(tǒng)也在進(jìn)行著革命性的發(fā)展。尤其是近15年來，各種可編程的生物微流控系統(tǒng)層出不窮。由于這些微流控芯片中有很大一部分是由液泵或電機(jī)驅(qū)動(dòng)，并不完全依賴地表重力，它們的出現(xiàn)也從側(cè)面推進(jìn)了空間生命科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。

國際空間站上搭載的一個(gè)不是很典型的微流生物反應(yīng)器

相對(duì)美俄英法等國際空間站項(xiàng)目的參與國而言，中國的空間生物學(xué)研究則長期停留在如空間育種這樣隨機(jī)性相對(duì)較高且科研價(jià)值較低的領(lǐng)域。這一方面是由于我國載人航天項(xiàng)目起步較晚，對(duì)人員長期空間駐留相關(guān)的生物研究顯得并不十分緊迫，另一方面也是由于我國航天界曾長期處于運(yùn)力有限的狀態(tài)，并不十分充裕的火箭運(yùn)力要優(yōu)先滿足國防等高新技術(shù)試驗(yàn)任務(wù)。