日前，美國有關(guān)公司與北京理工大學(xué)達(dá)成協(xié)議，2016年將在“國際空間站”上為北京理工大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院進(jìn)行一項(xiàng)與DNA相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，研究太空中各類空間輻射對人體DNA的影響。這將是在“國際空間站”上進(jìn)行的第一項(xiàng)中國科學(xué)實(shí)驗(yàn)。

　　有人說，太空是萬能實(shí)驗(yàn)室。那么，科學(xué)家們利用太空這個(gè)特殊環(huán)境，主要開展了哪些實(shí)驗(yàn)?zāi)兀?/p>

　　太空的高真空、強(qiáng)輻射、高潔凈、大溫差、太陽能、地外星球礦藏以及航天器獨(dú)有的微重力環(huán)境、高遠(yuǎn)位置，都是地面上難以獲得的寶貴資源。因此，科學(xué)家們利用這些特殊的環(huán)境，進(jìn)行各領(lǐng)域太空中的科學(xué)研究。

　　航天醫(yī)學(xué)現(xiàn)實(shí)最需要

　　醫(yī)學(xué)研究是太空實(shí)驗(yàn)應(yīng)用的重點(diǎn)，主要內(nèi)容包括研究人體對空間環(huán)境的適應(yīng)性及應(yīng)對措施；大量采集人體在空間環(huán)境下的生理新數(shù)據(jù)，幫助航天員克服長期航天不利影響的防護(hù)措施，提高醫(yī)學(xué)監(jiān)督與醫(yī)學(xué)保障系統(tǒng)支持載人航天的能力。在國際空間站俄羅斯實(shí)驗(yàn)艙和美國實(shí)驗(yàn)艙的應(yīng)用項(xiàng)目中，醫(yī)學(xué)研究占43%。

　　而將在“國際空間站”上進(jìn)行的第一項(xiàng)中國科學(xué)實(shí)驗(yàn)，也屬于醫(yī)學(xué)與生物學(xué)研究。

　　太空是一個(gè)與地球環(huán)境迥異的空間，人進(jìn)入太空，首先面臨的問題是：在太空和其他星球的環(huán)境下，人能生存嗎？能正常地生活和工作嗎?能生兒育女、長期居住嗎?航天員在返回地球后還能夠適應(yīng)地球的重力環(huán)境嗎?這一切都與醫(yī)學(xué)問題有關(guān)。因此，隨著載人航天的實(shí)現(xiàn)和發(fā)展，航天醫(yī)學(xué)也隨之產(chǎn)生和發(fā)展起來。

　　從目前來看，在近地球軌道飛行時(shí)，影響人體健康最主要的因素是失重。失重會(huì)給航天員帶來肌肉萎縮、骨質(zhì)疏松、貧血、心血管功能紊亂、免疫功能下降等一系列問題。好在到目前為止，這些變化還是可逆的，也就是說航天員回到地球后經(jīng)過一段時(shí)間，可以恢復(fù)到飛行前狀態(tài)。而航天醫(yī)學(xué)家們經(jīng)過多次的地面和太空實(shí)驗(yàn)，初步了解了失重對人體的影響，找到了一些制約和減少其影響的措施，否則航天員也不會(huì)像現(xiàn)在這樣，在太空中生活一年多也不會(huì)發(fā)生重大的健康問題。

　　生物研究在太空很活躍

　　空間生物學(xué)是研究在空間環(huán)境特殊因素作用下生物活動(dòng)的現(xiàn)象和本質(zhì)。其研究對象包括微生物、植物、動(dòng)物。幾十年來，許多生物衛(wèi)星和其他航天器將一些動(dòng)物和植物種子載入太空，觀察空間環(huán)境對生物的影響。航天員對帶上太空的微生物、植物、動(dòng)物進(jìn)行了長期觀察和反復(fù)實(shí)驗(yàn)，并取得了十分突出的成果。在國際空間站俄羅斯實(shí)驗(yàn)艙和美國實(shí)驗(yàn)艙的應(yīng)用項(xiàng)目中，生物研究所占比例達(dá)32%。

　　1957年11月3日，蘇聯(lián)發(fā)射了第二顆人造衛(wèi)星“伴侶2號”，上面攜帶了小狗“萊伊卡”，它成為第一個(gè)進(jìn)入太空的哺乳動(dòng)物。

　　迄今為止，先后進(jìn)入太空參與太空科研的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物包括猴、狗、兔、貓、鼠、魚等許多種類的水生和陸生動(dòng)物。

　　美國科學(xué)家曾在航天飛機(jī)上做過著名的苔蘚實(shí)驗(yàn)，結(jié)果讓科學(xué)家們很意外。他們看到，在地球上生長的苔蘚，重力完全控制著它們的生長方向：苔蘚垂直向上生長，就像玉米地里的幼芽一樣。但在航天飛機(jī)中生長的苔蘚，按照以前太空中植物生長的情況，科學(xué)家們推測應(yīng)該是隨機(jī)、無序地生長。但實(shí)際上苔蘚卻是長成非常有序的、順時(shí)針的螺旋形狀。研究人員推測，在太空中苔蘚螺旋形狀的出現(xiàn)，是另外一種隱藏在它們體內(nèi)的機(jī)制在起作用。在地球上，這種機(jī)制被重力的作用所抑制，到太空后重力的抑制作用消失了，苔蘚內(nèi)在的機(jī)制起主導(dǎo)作用，使它們長成這種可愛的螺旋狀。

　　太空制藥探索新方法

　　生物工程是太空科學(xué)實(shí)驗(yàn)的又一重點(diǎn)項(xiàng)目，主要研究、制備在醫(yī)學(xué)、生物學(xué)和藥物學(xué)方面有潛在應(yīng)用價(jià)值的生物材料。

　　太空制藥是利用衛(wèi)星、飛船等返回式飛行器搭載有治療作用的微生物菌種進(jìn)入太空，在強(qiáng)輻射、微重力等太空特殊環(huán)境因素作用下，菌種發(fā)生遺傳形狀變異，返回后再經(jīng)地面篩選出良性菌種，培育出的藥品。

　　在空間微重力條件下，細(xì)胞在融合液中的重力沉降現(xiàn)象消失，可以提高電融合雜種細(xì)胞活力，為人類探索利用微重力資源進(jìn)行太空制藥新方法。

　　“太空蛋白質(zhì)晶體生長”實(shí)驗(yàn)是載人航天活動(dòng)中的重要項(xiàng)目，各國都很重視。因?yàn)榈鞍踪|(zhì)是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)，要解開生物體的奧秘和研制特效的新藥，首先要有優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)結(jié)晶，才能了解它們結(jié)構(gòu)和功能的秘密。但在地面上，由于受重力影響，很難制成大而純的蛋白質(zhì)晶體。在失重條件下，蛋白質(zhì)晶體可比在地球上生長得更純凈、更大。通過對這些晶體的分析，科學(xué)家們能更好地了解蛋白質(zhì)、酶和病毒的性質(zhì)，也許會(huì)因此而研制出新藥和更好地了解生命的基本構(gòu)造。其實(shí)驗(yàn)結(jié)果已促使全球許多制藥公司與航天部門合作，研究出治療癌癥、糖尿病、肺氣腫和免疫系統(tǒng)失調(diào)的藥品或方法。

　　太空實(shí)驗(yàn)獲取全新材料

　　在太空進(jìn)行太空材料實(shí)驗(yàn)的目的，是研究空間環(huán)境條件下材料加工、生產(chǎn)工藝過程的物理規(guī)律，從而獲得性能全新的材料。

　　在失重環(huán)境中混合物可以均勻地混合，由此能制成地面上不能得到的特種合金；也能制成一種新的泡沫金屬。其基本原理是在液態(tài)金屬中通以氣體，失重環(huán)境可使氣泡不“上浮”，也不“下沉”，均勻地分布在液態(tài)金屬中，凝固后就成為泡沫金屬，這樣就能制成輕得像軟木塞似的泡沫鋼，用它做機(jī)翼又輕又結(jié)實(shí)。

　　失重環(huán)境可使熔化了的金屬的液滴形狀呈絕對球形，冷卻后可以成為理想的滾珠，非常耐磨損，而在受重力影響的地面上很難制造出絕對球形的滾珠。

　　由于在太空液體中密度不同的成分不會(huì)發(fā)生沉淀和對流，所以在太空采用電泳技術(shù)生產(chǎn)的有些產(chǎn)品產(chǎn)量比地面高幾百倍，純度高幾倍，成本也更低，有的僅為地球上的1%。

　　在地面上不能制成很長的玻璃纖維，因?yàn)闆]等到液態(tài)的玻璃絲凝固，會(huì)由于重力的作用被拉成小段，但在太空能制造出幾百米長的玻璃纖維。

　　在太空可進(jìn)行無容器的“懸浮冶煉”， 消除了容器對材料的污染，防止容器本身由于高溫而影響金屬冶煉的純度，獲得純度極高的產(chǎn)品，等等。來源：《北京日報(bào)》

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網(wǎng)址: 國際空間站中的多樣化太空實(shí)驗(yàn) http://m.u1s5d6.cn/newsview1692942.html