北京日?qǐng)?bào)記者 劉蘇雅

神舟十五號(hào)航天員乘組在軌期間，開展了涵蓋科學(xué)與應(yīng)用、航天醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的40余項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)驗(yàn)證。記者日前從中國(guó)科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心獲悉，神舟十五號(hào)飛船將空間站第四批空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)樣品帶回地面后，科研人員正在加緊研究這些珍貴的實(shí)驗(yàn)材料，期待揭開更多深邃太空的奧秘。

【資料圖】

發(fā)現(xiàn)“太空細(xì)胞”新特點(diǎn)

神舟十五號(hào)飛船返回地面后，中國(guó)科學(xué)院上海營(yíng)養(yǎng)與健康研究所研究員應(yīng)浩順利取回了一個(gè)小盒子——細(xì)胞組織培養(yǎng)模塊。其中裝載的是一批骨骼肌細(xì)胞，在太空飛行的幾個(gè)月里，它們?cè)谏锛夹g(shù)實(shí)驗(yàn)柜中接受了一系列實(shí)驗(yàn)。

小小的實(shí)驗(yàn)?zāi)K，實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)突破：成功實(shí)現(xiàn)骨骼肌細(xì)胞的在軌培養(yǎng)和分化，觀察到細(xì)胞融合、肌纖維形成等現(xiàn)象；利用我國(guó)自主研發(fā)的熒光成像系統(tǒng)，建立了在軌活細(xì)胞自噬的可視化分析方法；在國(guó)際上首次利用在軌熒光成像，檢測(cè)空間微重力環(huán)境下骨骼肌細(xì)胞自噬小體的誘導(dǎo)形成過(guò)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(yīng)浩介紹，航天員在太空?qǐng)?zhí)行任務(wù)時(shí)也會(huì)出現(xiàn)肌萎縮。研究其背后的機(jī)理，將為空間站后續(xù)任務(wù)的開展，以及未來(lái)的探月、探火等深空探測(cè)任務(wù)提供助力，同時(shí)也能為地面環(huán)境下老年人肌少癥、長(zhǎng)期臥床導(dǎo)致的肌萎縮等疾病的防治提供新思路。

通過(guò)天地樣品的比對(duì)實(shí)驗(yàn)，科研團(tuán)隊(duì)已經(jīng)取得了初步發(fā)現(xiàn)。應(yīng)浩說(shuō)，在空間微重力環(huán)境下，骨骼肌細(xì)胞仍具有生長(zhǎng)分化的能力，但應(yīng)激響應(yīng)出現(xiàn)異常，細(xì)胞的自噬水平發(fā)生改變，恢復(fù)能力受損。目前，相關(guān)研究工作仍在進(jìn)行。“只有在真實(shí)條件下開展微重力環(huán)境對(duì)骨骼肌作用的研究，才能揭示空間復(fù)雜環(huán)境引起肌萎縮的機(jī)制，找到有效的對(duì)抗手段。”

揭開籠罩實(shí)驗(yàn)的重力“面紗”

與骨骼肌細(xì)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(dòng)機(jī)和熱氣輪葉片的關(guān)鍵材料，要通過(guò)定向凝固方式制備。“單晶的凝固過(guò)程，就像是水結(jié)冰。”中國(guó)科學(xué)院金屬研究所研究員羅興宏將這個(gè)過(guò)程形象地比作冰窗花的生長(zhǎng)，“先長(zhǎng)出主干，再側(cè)向長(zhǎng)出枝杈，我們把這個(gè)過(guò)程稱為枝晶生長(zhǎng)。”不過(guò)，單晶合金的元素組成遠(yuǎn)比水復(fù)雜得多，不同元素的溶解度不同，加上溫度、重力等作用，會(huì)導(dǎo)致合金凝固過(guò)程中內(nèi)部發(fā)生對(duì)流。

“對(duì)流就像是攪拌、沖刷，合金熔體里某種元素多一點(diǎn)，另一種元素濃度高一點(diǎn)，都會(huì)導(dǎo)致單晶合金制備過(guò)程形成一些缺陷。”羅興宏說(shuō)，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(jī)理，“空間站是個(gè)理想的環(huán)境，能幫我們揭開重力這個(gè)籠罩在實(shí)驗(yàn)上的‘面紗’，看到凝固的本質(zhì)過(guò)程。”

熔點(diǎn)較低、成分較簡(jiǎn)單的鋁合金打了頭陣。利用空間站高溫材料實(shí)驗(yàn)柜Ⅰ型爐完成定向凝固實(shí)驗(yàn)的鋁合金，跟隨神舟十五號(hào)飛船返回地面，羅興宏團(tuán)隊(duì)正在對(duì)樣品解剖、分析，“我們重點(diǎn)關(guān)注重力對(duì)枝晶的粗細(xì)、間距等形態(tài)以及材料成分分布的影響，期待通過(guò)空間與地面聯(lián)合研究，有好的結(jié)果呈現(xiàn)。”接下來(lái)，他們還將利用高溫材料實(shí)驗(yàn)柜中溫度較高的Ⅱ型爐，探索更復(fù)雜的合金體系凝固研究。

公開征集空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

神舟十五號(hào)乘組在軌期間，完成了15個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)柜的安裝測(cè)試，開展了涵蓋科學(xué)與應(yīng)用、航天醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的40余項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)驗(yàn)證。

載人航天工程空間應(yīng)用系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師王珂表示，在空間站建設(shè)前，要想到太空開展一次科學(xué)實(shí)驗(yàn)，哪怕細(xì)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(zhǔn)備需要3至5年的時(shí)間。“現(xiàn)在，我們已經(jīng)把太空的‘實(shí)驗(yàn)大樓’蓋好了，一次上行就可以攜帶幾十盒實(shí)驗(yàn)樣品，進(jìn)行滾動(dòng)式研究，前期設(shè)備研發(fā)的時(shí)間也省下了。從實(shí)驗(yàn)概念提出到真正在軌實(shí)施，最快只需要半年時(shí)間，這是跨越式的提升。”

根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求，空間站各實(shí)驗(yàn)柜后續(xù)還能再升級(jí)；如果出現(xiàn)故障，部件可以在軌維修或者更換。人機(jī)界面的友好設(shè)計(jì)，讓航天員能更深度地參與到空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)中來(lái)。目前，空間應(yīng)用系統(tǒng)正在公開征集空間站科學(xué)與應(yīng)用項(xiàng)目，王珂表示，期待社會(huì)各界踴躍參與空間科學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)更多奇妙的現(xiàn)象。

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