【第121期】科普中國:實踐十號「乘客」大揭密

中國科學院力學所研究員、實踐十號首席科學家胡文瑞院士說:「實踐十號搭載的19個科學實驗載荷涉及28項科學實驗,開展微重力科學和空間生命科學研究。每一個實驗都具有創新性,都具有很強的科學研究價值。

經常喝咖啡的人都有這樣的經歷:滴在桌面上的咖啡干燥後往往會形成環狀圖案。其實,這一現像在物理學研究中有個響亮的名字:咖啡環效應。咖啡其實是一種膠體,而膠體是指某種微小顆粒分散在另一種溶液中,微粒尺寸在納米到微米之間。由於膠體晶體結構排列的周期恰好為光波波長數量級,可以改變光傳輸路徑,因此被稱為光子晶體。光子晶體引發了科學家們的無限遐想——它極有可能代替半導體,成為新一代信息承載和傳輸媒介。理論上,科學家們有望通過設計各種光子晶體及器件,達到自由操縱和控制光波的目的。

——實踐十號將搭載一個膠體材料箱,在微重力條件下,研究膠體粒子、納米粒子在固態、液態界面上的自組裝行為。這是國際上首次開展的科學實驗。

在人類邁向太空的過程中,繁衍生息是不得不面對的問題。離開了熟悉的地球環境、沒有了大氣層的保護,微重力和複雜的太空輻射背景會對哺乳動物胚胎發育產生哪些影響?

——實踐十號將搭載一個裝有小鼠胚胎樣品的胚胎培養箱,衛星發射後將對樣品進行實時顯微攝影並及時下傳圖像。這是國際上首次進行空間中小鼠胚胎體外培養發育實驗,樣品將隨著回收艙返回地球後,科學家們將進行全方位分析研究。科學家們希望通過與地面對照實驗結果比對,可以篩選出影響空間高等哺乳動物早期胚胎發育的相關基因,並對其功能進行深入研究。

這只是實踐十號19個科學實驗載荷中的兩個,「煤燃燒箱」將開展微重力下煤粉和煤顆粒燃燒及其污染物生成特性研究,「多功能爐」將開展多種空間熔體材料科學實驗;「輻射基因盒」將研究空間輻射對基因組的作用和遺傳效應,「家蠶培養箱」將研究空間環境對家蠶發育的影響和變異機理……

從物理學基礎研究到材料科學的應用性研究,從高等植物能否在太空開花到人骨細胞在微重力條件下會發生哪些變化,實踐十號涵蓋微重力流體物理、微重力燃燒、空間材料科學、空間輻射效應、微重力生物效應、空間生物技術六大學科的空間科學實驗,是大陸迄今為止單次空間微重力和生命科學實驗項目及種類最多的空間任務。

中國科學院力學研究所研究員、實踐十號科學應用系統總指揮康琦說:「實踐十號為大陸開展微重力科學和空間生命科學提供了一個高效、短期、綜合的太空實驗平台,有助於在重大基礎研究和應用研究方面取得突破性進展。」