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[转载]中国空间站问天实验舱成功发射 The Innovation

已有 820 次阅读 2022-7-24 18:54 |系统分类:科普集锦|文章来源:转载

中国空间站问天实验舱今天14:22成功发射!它将与去年4月发射的天和核心舱对接。第三个舱-梦天实验舱计划在今年年底前发射,届时将建成三舱T字结构的中国空间站。

Y Liu & W Zhang TheInnovation创新 2022-07-24 14:50

https://mp.weixin.qq.com/s/e_1iCbFRknWaU9BnT3BJ0w

天问-640.png

图1 图文摘要

问天实验舱的长度为17.9米(相当于一栋六层楼的高度),比天和核心舱长1.3米。问天实验舱通过舱内外的研究资源支持更多的科学和应用研究,其内部包括两个科学实验柜,生命生态实验柜(The Life and Ecology Research Rack, LER)和生物技术实验柜(The Biotechnology Experiment Rack, BTR);此外,还有两个共用支持实验柜:手套箱与低温存储柜(The Glovebox and Cold Storage Rack, GCSR)和变重力科学实验柜(The Variable Gravity research Rack, VGR),它们将伴随问天实验舱发射。问天实验舱的外部设计有二十多个有效载荷适配器、一个大型有效载荷挂点和一个扩展试验平台,为暴露的独立载荷提供标准的机械、热、电和数据接口。问天舱外已经立项和研制的独立载荷包括:材料舱外暴露试验装置元器件与组件舱外通用装置,将紧随后续的天舟货运飞船任务发射,并将被安装在问天舱外的独立载荷适配器上。

舱内的实验柜和舱外已立项独立载荷的情况如下:生命生态实验柜由通用生物培养模块、小型离心机实验模块、微生物检测实验模块、小型受控生命生态实验模块和一个小型通用生物培养模块组成。生命生态实验柜为小型模式生物提供复杂的培养环境,支持的研究包括:微重力和空间辐射对活体生物(包括植物和动物)的生长、发育和衰老的影响,以及密闭生命生态系统相关的基本生物学问题研究。

生物技术实验柜由细胞组织实验模块、细胞组织检测与调控模块、蛋白质结晶与分析模块等组成。生物技术实验柜支持开展以生物组织、细胞和生化分子等不同层次多类别生物样品为对象的细胞培养和组织构建,以及生物分子制造、空间蛋白质结晶和分析等空间生物技术及应用研究,并为蛋白与核酸共起源、空间生物力学研究等提供接口,有望在创新的生物材料、药物和医疗技术等方面取得突破性发现、获取全新的认知,对指导和促进地面农业、医药、环境生物技术研究和发展发挥着不可替代的作用。

手套箱和低温存储柜由科学手套箱和低温存储柜组成。位于实验柜上部的手套箱可以提供一个封闭、干净、温度和湿度可控的环境,支持生命科学和其他科学实验所需的精细操作,其中内置的机械臂可协助样品制备,显微镜可用于样品分析。位于实验柜下部的低温存储柜可为长期实验提供4°C、-20°C及-80°C的低温存储环境

变重力科学实验柜主要由两个转子离心机、监控系统、照明系统和定子控制器等组成。主要功能是提供在轨变重力,即在微重力环境基础上,实现从0.01g—2g的重力范围,模拟出不同的可控重力环境,支持流体、生命和材料科学等多学科领域的研究。

对于已经研制的舱外独立载荷:材料舱外暴露试验装置支持多种功能材料的研究,例如航空金属材料、无机非金属和聚合物,可以研究材料在空间经受原子氧烧蚀、高能粒子辐射、冷热交替环境、超高真空等条件下的空间服役性能,为开发和应用新型空间材料提供参考数据;元器件与组件舱外通用装置支持集成电路、分立半导体器件、光电器件等对空间环境敏感的器件在轨测试,可获取器件在空间应力下的参数,进行器件可靠性的研究,以促进新组件的开发

完成在轨测试后,舱内实验柜和舱外独立载荷将开展科学研究与应用。目前已批复24项科学实验项目(包括4项国际合作项目),其中21项隶属于空间生命科学与人体研究领域,另外3项属于微重力物理科学领域。空间生命科学与人体研究领域实验项目的研究对象涉及藻类、水稻、线虫、果蝇、斑马鱼、动物骨细胞、成肌细胞、蛋白质和核苷酸等,预期将获得不同生物和各层次生命样本对空间环境的响应机制,揭示空间辐射的致癌机制,发现辐射损伤和修复所涉及的分子机制等。微重力物理科学领域的研究致力于揭示沸腾下的流动和传热规律,探索气/液两相流体的行为和运动规律,研究重力下稳态颗粒滑坡流动的流变规律等。与中国载人航天早期的科学与应用研究相比,空间站将支持开展系列研究,科学家可以根据前一阶段空间实验结果或地面预先研究需求申请新的空间实验机会。

中国空间站的寿命计划在十年以上,将支持大规模空间科学研究与应用。问天实验舱的基础研究侧重于空间生命科学,主要目标包括:1) 研究空间环境(如微重力、亚磁环境、辐射)对生物体从分子到细胞、组织、器官、个体的影响,探索空间环境对生命体生长繁殖的影响规律;2) 揭示生物多代更替的发展和进化规律,为构建闭环生态系统提供理论和技术支持;3) 探索原始细胞在独特空间环境中的形成机制和演化条件;4) 开发新的医疗技术和产品,如干细胞和再生药物、合成生物制造,以改善医疗卫生服务。

总结与展望

中国空间站在运行期间将不定期征集新的研究项目。欢迎全世界的科学家利用空间站平台实验资源开展研究,也鼓励中国科学家在空间站科学研究方面加强国际合作。

责任编辑

张群姿    山东大学

杨   莹   中科院北京基因组研究所(国家生物信息中心)

本文内容来自Cell Press合作期刊The Innovation第三卷第五期以News & Buzz发表的“The Wentian experiment module of the China Space Station has just gone into orbit” (投稿: 2022-04-20;接收: 2022-06-21;在线刊出: 2022-07-24)。


DOI: https://doi.org/10.1016/j.xinn.2022.100291


引用格式:Liu Y. and Zhang W. (2022). The Wentian experiment module of the China Space Station has just gone into orbit. The Innovation. 3(5),100291.


原文链接https://www.cell.com/the-innovation

作者简介

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张 伟,中国科学院空间应用工程与技术中心战略规划室主任,研究员,博士,航天战略专家,长期从事载人航天发展战略研究、空间应用任务论证以及关键技术的研究工作。共发表学术论文30余篇,获国防科技进步奖1项。

期刊简介

The Innovation是一本由青年科学家与Cell Press于2020年共同创办的综合性英文学术期刊:向科学界展示鼓舞人心的跨学科发现,鼓励研究人员专注于科学的本质和自由探索的初心。作者来自全球46个国家/地区;每期1/4-1/3通讯作者来自海外;已被107个国家/地区作者引用。目前有193位编委会成员,来自21个国家;50%编委来自海外;包含1位诺贝尔奖获得者,33位各国院士;领域覆盖全部自然科学。The Innovation已被DOAJ,ADS,Scopus,PubMed,ESCI,INSPEC等数据库收录。秉承“好文章,多宣传”理念,The Innovation在海内外各平台推广作者文章。


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