问天舱实验多，中国空间站优势突出

7月24日，备受瞩目的问天实验舱被长征五号B运载火箭送入太空，与空间站天和核心舱成功交会对接。据了解，问天实验舱携带了8个实验机柜，以生命科学和生物技术研究为主要任务。那么这些科学研究具体有哪些内容？为什么要在空间站上开展？中国科学院相关专家给予了解答。

长征五号B发射问天实验舱

生物医药喜迎机遇

“问天实验舱在空间生命科学与生物技术、微重力流体物理、空间材料科学、空间应用新技术试验等4个领域规划部署了10余个研究主题，目前已立项40余项科学项目。空间站建成后将持续论证、滚动实施相关科学项目。”中科院空间应用中心研究员、载人航天工程空间应用系统副总师吕从民介绍。

停在厂房内的问天实验舱

为保证上述科学任务顺利开展，不断产出科学成果，空间应用系统在问天实验舱部署了生命生态实验柜、生物技术实验柜、科学手套箱与低温存储柜、变重力科学实验柜等科学实验设施，配置了舱内外应用任务共用支持设备，联合支持科学项目在轨全任务链实施。

其中，生命生态实验柜以多种类型的生物个体（如植物种子、幼苗、植株，兼顾小型动物）为实验样品，开展拟南芥、线虫、果蝇、斑马鱼等动植物的空间生长实验，尝试揭示微重力对生物个体生长、发育、代谢的影响，促进人类对生命现象本质的理解，研究空间辐射生物学和亚磁生物学效应与机制，探索建立应用型受控生命生态系统，有望为航天员在轨辐射损伤评估、防护提供科学依据。

生物技术实验柜以组织、细胞和生化分子等不同层次、多类别生物样品为研究对象，开展细胞组织培养、空间蛋白质结晶与分析、蛋白与核酸共起源、空间生物力学等实验，探索微重力环境下细胞生长、分化规律和机制，有可能为人类健康、生殖发育提供理论基础；探索重力效应对生命起源和进化的影响；在高效蛋白质/多肽药物、纳米晶骨骼生物技术等方面，力争取得突破性发现，有望在指导组织工程、生物医药的研究和应用方面发挥重要作用。

问天实验舱的实验柜

科学手套箱提供洁净密闭空间和温湿度环境控制，配置灵巧机械臂，具备细胞级精细操作能力。手套箱为航天员操作多学科实验样品提供了安全、高效的支持。低温存储装置具有3个典型低温存储温区（零下80摄氏度、零下20摄氏度、4摄氏度），能够满足不同实验样品的低温存储需求。

变重力科学实验柜为科学实验提供0.01~2g高精度模拟重力环境，采用先进的无线传能和载波通信技术，支持开展微重力、模拟月球重力、模拟火星重力等不同重力水平下的复杂流体物理、颗粒物质运动等科学研究。

吕从民介绍，问天实验舱外还部署了能量粒子探测器、等离子体原位成像探测器，用于获取空间质子、电子、中子、重离子和等离子体等环境要素数据，为航天员健康、空间站安全运营提供保障支持，还可用于空间环境基础研究。

特殊环境硬件齐备

建成后的中国空间站作为国家太空实验室，将支持开展长期、多领域、大规模空间科学与应用研究。

问天实验舱示意图

中科院空间应用中心研究员、应用发展中心主任张伟从4个方面概括了中国空间站的优势。

第一，中国空间站能提供长期的微重力、辐射等特殊研究环境。

张伟表示，在地球上，生命体和物质受到重力作用，某些本质规律会被掩盖，而在微重力条件下，科学家有希望发现这些物质的本质规律。

不仅如此，微重力条件下会产生一些物理效应。“第一个是浮力对流极大地减小；第二个是沉淀和分层现象基本消失；第三个是压力梯度极大地减小。”张伟说。

第二，中国空间站有航天员参与，便于进行实验操作、实验模块更换和维修维护。

第三，中国空间站可以进行天地往返运输，能实现实验模块更换及实验样品返回。在轨开展生命、材料等科学实验后，有必要将实验后的样品带回地面，做进一步研究。

第四，在中国空间站特定的轨道高度，便于进行天文、地球观测和空间物理研究。

对此，张伟举了天文观测的例子：由于大气的吸收和干扰，宇宙中的伽马射线、X射线、紫外线、红外线等无法在地面被有效观测到，想进行相关谱段的天文观测，需要发射探测器到太空中。

值得一提的是，中国空间站建造完成后，将在轨运行10年以上。除了拥有已研制的先进科学实验柜外，空间站舱外暴露实验装置及未来发射的巡天号光学舱等也将为开展更多的科学实验带来机会。