焦点访谈 | @所有人 这份来自“天宫”的年终总结请查收!

来源:央视网 | 2024年12月30日 21:48:05
央视网 | 2024年12月30日 21:48:05
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  央视网消息(焦点访谈):2022年12月底,中国空间站全面建成,正式进入应用与发展阶段,一项项科学实验试验在空间站的微重力环境下完成。其实自从2021年4月中国空间站核心舱升空后,长期连续的在轨科学研究就已经开始了。12月30日,中国载人航天工程办公室发布了《中国空间站科学研究与应用进展报告(2024)》,系统总结展示空间站建成以来科学研究和应用进展情况。这些科学研究和应用,会如何改变我们对自己和世界的认识,又会给我们的未来,创造什么样的可能呢?

  12月17日,正在太空出差的神舟十九号乘组已经成功完成了第一次出舱活动,9小时出舱时间,再次刷新中国航天员出舱时间纪录。不断被刷新的,还有中国空间站在轨科学研究的内容和成果。在轨两个月,科学实验和试验依然是神十九乘组航天员主要工作内容之一,第一次进入空间站的果蝇也已经在航天员的帮助下成功搬家。

  中国空间站开建以来,已经在轨实施了181项科学与应用项目。12月30日发布的《中国空间站科学研究与应用进展报告(2024)》展示了中国空间站全面建成两周年,各类科学实验和试验的进展。

  中国载人航天工程空间应用系统总指挥、中国科学院空间应用工程与技术中心副主任王强:“目前为止,开展了空间生命科学与生物技术、微重力物理科学、空间应用新技术三个方面(的研究),返回了近百种实验样品,以及200多T字节的实验数据,已经有一些初步成果显现。比如在干细胞方面发现了一批关键靶点,为骨质疏松症、肌肉萎缩(治疗),解决一些关键的科学问题,在微重力物理科学方面、材料制备等方面有一些新的机理发现。”

  从观察微观世界的粒子到航天员照顾一起飞天的动物植物,从探索基础物理规律到试验各类新技术,这些实验和试验都是我国科学家深入研究、自主提出的重要科学课题。

  载人航天工程空间科学首席专家顾逸东:“我们的目标是,在基础科学前沿重要领域取得重大突破,在应用基础和新技术领域取得重大成果,解决国家重大需求,加大对经济、产业发展和人民健康的科技供给,支撑科技强国建设。”

  载人航天最大的考验之一就是人类身体如何能够更好地适应太空环境,长期在轨有人的飞行,让生命科学和航天医学研究有了更好的发展。

  中国航天员科研训练中心刘朝霞:“航天医学实验主要从空间飞行,包括失重、辐射对人的健康的影响和防护,包括航天员空间飞行的行为能力,以及先进的医学监测和保障技术和传统医学的航天应用方面,都开展了一些比较系统化、规模化的研究,也取得了理论和技术上的突破。”

  在以往多次的飞行中,科研人员发现了航天员的心脏、骨骼、肌肉等在失重环境下都会发生不同程度的变化,这些重要的器官和组织,究竟是怎么从细胞层面应对失重环境,事关航天员身体健康,必须要探寻到答案。

  空间站建成后,独立的科学实验柜、长期有人驻留等一系列条件,为这样的研究提供了可能。早在2016年,研究人员就开始了探索的准备。实验的一大难点是怎么获得活的心肌细胞。研究人员从人体尿液中获得了一种特殊的上皮细胞,经过处理后,才得到跳动的活性心肌细胞。为了能在地面看清太空中的心肌细胞是如何运动的,研究人员还对这些特殊的细胞进行了改造。

  精心的准备没有白费,2021年12月,神舟十三号航天员在天宫课堂上展示的一段视频,正是这个实验的一部分,大家第一次看到了心肌细胞在太空中搏动的样子。

  苏州大学心血管病研究所副所长、教授胡士军:“航天员拍了这个视频之后,我们其实还有对照的视频,和地面上的对照心肌细胞跳动的视频相比,它的频率降低了30%左右,最后我们得到一个样品,由航天员带到地面,通过地面深入分析,我们发现在失重条件下,心肌对维生素B1的吸收受到了显著障碍,能够引起心肌细胞跳动缓慢。”

  在专家看来,人类细胞在地面的衰老过程和在失重环境中变化的过程有不少相似之处,这个在太空进行的实验,意义并不仅限于太空。

  胡士军:“这个是非常重大的,未来航天员长期在空间站驻留,我们期望我们发现的维生素B1(新作用)不但能够防止失重造成心肌的病理性变化,也希望它能够作为防治心血管系统衰老,甚至心血管系统衰老造成疾病治疗的很好手段。”

  既关照地面,也将目光投向更远的宇宙。空间站精心安排了14个科学实验机柜,通过可更换的模块不断开展新的实验。

  顾逸东:“这些装备到目前为止运行非常好,科技发展中不断涌现出来的、需要开展研究的一些项目比较及时地送上去,成了天地互动,基本上,我们一年或者一年半一次全面征集科学项目。”

  在这些探索中,基础物理研究项目也有不少成果。中国空间站开建以来,多个乘组的出舱任务中,都包含了扩展泵组安装这一项。扩展泵组是空间站上调节舱体温度的重要零部件,它们的工作性能和空间站安全稳定运行息息相关。

  中国航天科技集团苏南:“我们设备发热,就像手机用得太多了以后会发烫,这时候用一个比较大面积的金属板靠在设备下面,它比较能吸热,通过流体循环走,循环到外边,把温度降下来。”

  类似的流体循环散热,在生活中随处可见。空调里的氟利昂、冬天暖气片中的热水,都是在管路里流动的液体。然而,同样的散热设备,进入太空效果却和地面不太一样。

  中国科学院力学研究所研究员、两相柜科学实验系统主任设计师刘秋生:“在空间没有地面重力环境下,换热过程是不同的,有些热设备不能在空间正常开展(工作)。”

  如何在太空中更好散热,研究人员选择从最基本的物理规律入手:研究一个液滴在太空蒸发,究竟经历了怎样的过程?

  刘秋生:“虽然它是液滴,一个非常简单的模型,但是反映了很多的机理问题,所以我们就专门设计了这种实验模块,把它送到空间站。”

  通过中国空间站独有的两相实验柜,科学家们改变液滴大小、底板加热温度、通风等条件,一年时间,研究人员进行了400多种不同情况下的实验,把这滴太空中的液滴研究得非常透彻。

  刘秋生:“我们给出一些理论模型和公式,指导航天工程师们设计空间上专用的一些热设备,这个模型在国际上还是首次。”

  空间站建成两年以来,各类科学实验和试验中,有多个全球首次发现。尤其是在物理规律的探索上。例如,在颗粒动力学实验中,科学家把大小不同的颗粒装在盒子里,在空间站变重力柜中,探索在不同重力条件下振动,大大小小的颗粒会怎么运动。

  中国科学院物理研究所研究员厚美瑛:“在地面上,在实验室做,可以看到大颗粒永远向上走;可是我们发现在不同低重力水平下,振动强度小的时候,可以看到大颗粒是向下走,不是向上走,这个发现是第一次。”

  从这些观察到的现象中,科学家分析发现,在较低的重力环境下,砂层颗粒在撞击时更容易分散,外来的颗粒和物体更容易深入地向下渗透。这个看似简单的实验,为人类今后去往其他星球时的活动提供了更细致的理论参考。今天,在中国空间站,类似这样的研究将成为载人登月乃至后续深空载人任务的重要依托。

  王强:“我们一方面利用微重力条件,揭示一些被地面重力所掩盖的物理规律,为人类向月球、火星活动提供一些理论支撑;第二方面主要是关键技术,瞄准着人类月球、火星探测开发活动这样一些所需,开展一些前沿技术研究。”

  2024年10月,丰收的中国粮食中,有一片特殊的稻田,这里种植的水稻种是空间站返回的第三代种子。2022年,在中国空间站进行的为期120天的水稻实验,首次在轨完成水稻“从种子到种子”全生命周期培养。航天员将种子带回交还到科学家手中,又在大田里获得了丰收。

  中国科学院分子植物科学卓越创新中心研究员郑慧琼:“天上回来的那些种子,葡萄糖、果糖的含量都显著高于地面的种子,基本上高5到6倍,还有蛋白质含量也比地面要多一些,天上那个种子如果煮成饭,吃起来应该很甜。”

  除了营养成分的变化可能提升的口感,这些水稻的丰收更大的意义在于今后为太空生活的助力。

  郑慧琼:“要保障人类在太空中长期生活和工作,首先要有粮食进行保证。太空收到的种子仍然有繁殖能力,证明我们在太空环境当中,通过水稻来生产粮食是可行的途径之一。”

  空间站里对人类在地外长期生存的探索还有很多。神舟十八号乘组照料的斑马鱼-水藻组成的水生生态系统,既打破了空间水生生态系统在轨运行的最长国际纪录,也为未来构建空间生态系统提供了良好的生物元件;中国空间站里精心打造的太空菜园,既能让航天员吃到新鲜蔬菜,也能让地面科研人员研究植物在密闭空间中对环境的贡献。除了解决吃饭的问题,多个太空技术研究方向也取得了重要进展。

  就在这个月,中国空间站空间科学与应用项目的征集又开始了。截至2025年1月24日,都可以通过中国载人航天官方网站进行申报。中国空间站这座国家太空实验室,将在今后10-15年的运营中开展上千项研究项目,同时,也将积极开展科学普及和国际合作。这些精心挑选的高水平科学研究项目将促进我国空间科学、空间技术、空间应用的快速发展,也将为推动科技强国、航天强国建设作出更大贡献。

编辑:戴萌萌 责任编辑:刘亮
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