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中国演绎太空生命传奇

2019-01-22 10:31 来源:www.xuemo.cn 作者:《人民日报海外版》 浏览:327900

在太空中绽放的花朵

嫦娥四号搭载的微型生物圈载荷手绘图

搭载探空火箭进入太空的两只小狗“小豹”和“珊珊”

(来自网络)

 

中国演绎太空生命传奇

 

本报记者 张保淑

 

  对我们生活的这颗星球,大自然无疑是格外眷顾的,慷慨地赐予了适宜的阳光、水、空气和温度等,孕育出原始生命。经过漫长的进化历程,形成了复杂多样、五彩斑斓生物圈,其中就包括属于灵长类的我们人类。

 

  人类不仅在努力增加对地球家园的认识,而且推进航天科技发展,进入浩渺的太空,探索宇宙的奥秘。在此过程中,一些植物、动物和微生物也被发射升空,进入地外空间,以帮助我们更好地认识和利用地外空间环境,也为我们将来长时间在那里驻留生活奠定了基础。

 

  此时此刻,在距离地球家园约40万公里的月球背面艾肯特盆地的撞击坑内,嫦娥四号着陆器静立于漆黑、荒芜、寂寥的月夜。然而,其搭载的微型生态圈中,生命正在悄然孕育萌发,它们将度过漫漫长夜,迎来月面壮丽的日出,在那特殊的昼夜交替中成长,演绎一段惊心动魄的月面传奇故事。

    

  ①“嫦娥”带来月球第一抹绿色

 

  直径约173毫米、高约200毫米的近似圆柱形载荷是嫦娥四号探测器在月球背面使命的最大看点之一,在那个狭小局促的空间里,聚集了来自地球的棉花、油菜、土豆、拟南芥、酵母和果蝇6种生物样本,它们最初均以种子、卵等生命形态被装载其间,构成一个含有生产者、消费者和分解者的微型生态系统。

 

  月面严酷的环境是生命的禁区,白天在阳光垂直照射的地方,温度能高约130摄氏度,夜晚,温度极速下降,最低可超过零下180摄氏度。为了给载荷内生物营造一个适宜生存的环境,科学家给载荷罐体装置了“空调系统”、光导管和水仓室。

 

  在人类智慧的精心设计之下,地球上的生命开始在一片荒凉孤寂的月面发育成长。201913日即嫦娥四号完美着陆月球背面当天,这个微型生物圈系统就开始运作,通过鹊桥中继卫星,地面控制中心发出放水指令,月面的生命旅程开始了。12天后,记录生物样本生长发育的状态的相机就捕捉到可喜的变化:棉花种子已经长出嫩芽,成为人类在那个天地间培育出的第一抹“绿色”。虽然从相机拍摄回传地面的图片来看,嫩芽是那样弱小,甚至显出几分楚楚可怜的模样,但是它是地球生命“远征”约40万公里,克服低重力、强辐射、高温差等月面极端条件,第一次萌发。这是人类智慧护航下的生命奇迹,绿意盎然、光彩照人。

 

  棉花种子刚刚萌出嫩芽不久,太阳就没入月球的地平线,漫长的月夜开始降临。嫩芽和微型生物圈的其它同伴正在经受月夜超低温的严酷考验。而当太阳再次升起时,无论它们能否“醒来”,组成自循环生物系统,中国都已经以荒芜苍凉中的那抹绿色创造了月球探测的历史,将为人类今后建立月球基地提供研究基础和宝贵的经验。

 

  ②探空火箭搭载中华犬进入太空

 

  嫦娥四号月球种土豆、育棉花等空间生物实验展现出中国作为航天大国雄厚实力的展现之一。其实在航天科技实力发展的不同阶段,中国一直因地制宜地开展相关实验活动,致力于增强对宇宙空间环境的认识和更好开发利用。

 

  1964719日,安徽省广德县誓节渡一个十分偏僻的山坳里,中国第一枚生物探空火箭从这里发射升空,其任务是把实验生物送到高空,研究它们在火箭密封舱内对飞行的适应性和对飞行综合因素作用的承受能力,研究超重失重、高空弹射、宇宙辐射等因素对生物机体主要生理机能的影响等,从而为空间生物学研究和载人航天的生活舱及生命保障体系提供更为可靠、有效的设计依据。当日,随火箭升空的是4只大白鼠、4只小白鼠和12支装有果蝇等的生物试管。短短几十分钟时间里,它们作为中国第一批乘上火箭的“小乘客”在高空遨游。此次实验获得丰硕成果,当科研人员从密封舱中取出白鼠时,发现它们不仅生命体征稳定,而且还活蹦乱跳。

 

  在此之后,中国继续以探空火箭为工具开展空间生物实验。1966715日,一只名为“小豹”的小狗被送入距离地面约80公里的空间,之后安全返回。10多天后,小狗“珊珊”搭乘生物探空火箭飞天,同样平安归来。虽然探空生物火箭飞行高度有限,没有进入更为广阔的宇宙空间,但是在世界航天科技发展早期阶段,中国就已经在空间生物实验领域进行了自主探索并获得了一批研究数据,在世界航天史写了浓墨重彩的一笔。

 

  ③返回式卫星孕育农业优良品种

 

  1970424日,中国首颗人造卫星东方红一号成功发射,为中国开展空间生物实验提供了新的平台。19878月,中国科学家利用返回式卫星第一次搭载农作物种子升入太空,开始进行太空育种实验。利用该技术,中国将辣椒、茄子、南瓜、水稻、小麦、玉米、绿豆等多类农作物种子发射到宇宙空间,通过宇宙射线的照射,获得增加其高产、稳产等优良性状的变异。

 

  在返回式卫星中进行空间生物实验的佼佼者是实践八号,实际上,它是中国首颗专门用于航天育种研究的返回式科学技术试验卫星。200699日,实践八号从酒泉卫星发射中心发射升空。它装载了粮、棉、油、蔬菜、林果、花卉等9大类、2000余份、约215公斤农作物种子和菌种,创中国开展航天育种研究以来搭载规模纪录。经过半个月太空飞行后,该卫星被成功回收。值得一提的是,实践八号返回式卫星留轨舱完成了无人参与条件下通过实时获取在轨图像研究高等植物的空间生长发育,在国内首次实时观察和记录了青菜在空间环境下长达21天的萌发、生长、抽苔、开花、授粉全过程。

 

  利用返回式卫星技术开展航天育种,旨在让种子在太空飞行时接收空间环境的诱变作用,产生变异,之后再对有益的变异加以选择利用,从而选育新种质和新材料,培育出高产、优质、多抗的新作物品种。虽然相对于分子层面的育种方式,航天育种具有随机性和不确定性,但是凭借这种方式,中国仍然培育了一批优良品种并在各地大面积推广,成为以航天科技助力现代农业的一种重要方式。

 

  2016年,实践十号任务成功实施,作为中国首颗微重力卫星,它是地道的太空超级实验室,开展了包括空间生命科学实验在内的6大类、19项实验项目,取得了喜人成果。其中包括,在国际上首次在太空微重力条件下观测到小鼠早期胚胎在体外从双细胞发育到囊胚阶段的全过程;首次发现小鼠造血干细胞在太空微重力环境下的增殖分化情况与地面实验有显著的不同;收获第一株在太空中绽放的拟南芥花朵。

 

  ④飞船、空间实验室探索太空健康之道

 

  在太空失重状态下,航天员景海鹏戴着蓝色橡皮手套,轻轻地在空中触摸蚕宝宝,白色如玉的蚕宝宝漂浮在空中,慢慢扭动着胖胖的身子。这是20161020日神舟十一号飞船上的一幕。通过电视转播,这一镜头生动地呈现在人们面前,让人忍俊不禁,“中国航天员太空遛蚕”也由此成为世界航天史上经典的桥段为人们所津津乐道。

 

  “太空养蚕”实验是神舟十一号飞船与天宫二号任务中一项重要的空间生物实验项目,旨在研究蚕在太空微重力的环境下生长发育的过程,特别是研究其能否正常吐丝以及吐丝行为在多大程度上受重力的影响。为了保证6条娇嫩的蚕宝宝在飞船发射、返回过程中,经受住严重的冲击,科学家专门为其设计了防护“航天服”“太空屋”。在经过约一个月的太空之旅后,这些蚕不仅顺利度过空间飞行的过程,而且完成吐丝结茧生命历程,为科学家提供了大量实验数据信息。

 

  除了养蚕之外,景海鹏和航天乘组其他成员一起还进行了“太空种田”实验。在天宫二号空间实验室,他们完成“植物种植箱”组装工作,之后播种、铺地膜,开启光照系统,并通过注射方法,给其浇水,看着它们一天天长大。20161118日,航天员带着部分植物样品乘神舟十一号返回舱回到地面。大部分植物样品仍然留在天宫二号。科研人员通过地面遥控对其进行温控和浇水,使水稻等植株继续生长并顺利开花结果。这是中国首次在太空中完成“从种子到种子”全过程的空间植物培养实验。验证了利用植物光周期反应原理调控空间植物营养生长与生殖生长的设计思想,为有效利用空间有限资源进行最大化的植物生产,提供了重要空间实验证据。

 

  2017420日,中国第一艘货运飞船天舟一号成功发射,为科学家开展空间生物实验提供了新的平台。经过系统论证,“微重力对细胞增殖与分化影响研究”项目入选实施,主要开展了微重力环境对干细胞增殖分化、生殖细胞分化及骨组织细胞结构功能影响研究。这些实验对于骨质疏松症的预防与治疗、了解重力对人类生殖细胞的影响等提供了基础性信息数据。

 

——刊于 人民日报海外版 》( 20190119日   第 08 版)

 

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