中国实验项目首访国际空间站:美宇航员做两次实验

北京时间4日清晨5时07分,美国太空探索技术公司“猎鹰9”火箭腾空而起,从佛罗里达州卡纳维拉尔角39A发射台再次将“龙”飞船送往国际空间站。

此次前往国际空间站的各类“乘客”中有一位远道而来的中国“客人”:北京理工大学教授邓玉林科研团队研发的空间环境基因实验项目将成为第一个完全由中国科学家自主设计、研发和制造的科学搭载首次“到访”国际空间站,并将由美国宇航员在空间环境进行两次实验。

从设想到升空用了好几年

这并非一次“说走就走的旅行”。受阻于美国国会于2011年通过的“沃尔夫条款”,美中两国之间任何与美国航天局有关或由白宫科技政策办公室协调的科研合作均遭到限制,其涉及范围广泛,界限模糊,即使中美民间科学项目合作有时也会受到影响。

此次中国自主研制的实验项目通过商业合作模式前往国际空间站颇受关注。美国太空网评论说,这一合作或将融化中美太空合作的“坚冰”。美国多位太空政策专家则认为,这开拓了一种全新商业合作模式,将可能成为中美两国未来联合开展工作的重要一步。

事实上,从2011年初具实验设想,到选择合作方,2014年提出相关合作意向,到2015年通过各项审查,获得美国航天局批准,与负责运营国际空间站科学研究平台的纳诺拉克斯公司签署协议,直至载荷于5月31日清晨通过最终测试和安全性评估,被顺利交付美国航天局,并最终于6月4日搭乘“猎鹰9”升空……用邓玉林的话说,“其间经历数次推迟,过程中有太多障碍和困难”。

“小基因”多次飞上太空

据介绍,此次科学载荷包括名为“空间环境下在PCR反应中DNA错配规律研究的科学载荷”的实验,其搭载体积为4个U(400×100×100mm),重量3.5公斤。

在中国科技部重大科学仪器开发专项和国防科工局民用航天专项支持下,邓玉林教授团队研制的系列空间生命科学研究曾在2011年“神舟八号”搭载、2016年“长征七号”首飞搭载,以及2017年“天舟一号”搭载中先后实现“太空之旅”。

项目团队人员向记者展示了用于地面对比的“绿色盒子”。其设计极为精巧,实验板上共有6个芯片,每个芯片内有5个通道,每个通道内有一到三种不同的基因。

同样的,前往国际空间站的科学搭载共有两组,搭载将对20个基因在空间辐射及微重力环境下在轨开展抗体编码基因的突变规律研究。

据介绍,本次载荷从关注航天员生命健康切入,采用微型微流控PCR仪,对抗体DNA片段进行在轨飞行状态下的基因扩增,来模拟人类生命的延续与发展。

在空间飞行结束后,实验团队将分析基因突变规律,进而探讨空间辐射及微重力环境下的基因诱变机理。

美国佛罗里达航空局商业发展部负责人托尼·甘农说:“科学探索是全人类的事业,我们欢迎更多来自中国的科研院校将他们的科学实验从这里送往国际空间站。”

文并图/新华社

访谈

为什么要在空间环境操作实验?

项目团队负责人、北京理工大学教授、国际宇航科学院院士邓玉林当天接受记者专访时说,“我们以科学的名义,将中国自主设计和研制的实验第一次送去国际空间站,中国科学家做的是纯粹的科学实验,成果将造福全人类。”

空间站可获知地面上难了解的知识

为什么一定要在空间环境操作实验?邓玉林解释说,“作为一个绝佳的试验平台和创新平台,空间站可以为我们提供难得的条件来了解地面上难以了解的知识。比如,人类长期在地面进化,但实际上,有很多生命科学现象在进化过程中被掩盖了。因此,如果离开地球,到空间环境开展科学实验,就有可能发现在地面上不了解和难以发现的现象和知识。”

在被“猎鹰9”送到国际空间站之前,邓玉林团队研制的系列空间生命科学研究,还曾受到中国科技部重大科学仪器开发专项和国防科工局民用航天专项支持,在2011年“神舟八号”搭载、2016年“长征七号”首飞搭载,以及2017年“天舟一号”搭载中,先后实现“太空之旅”。

在“神舟八号”载荷实验的研究中,他们发现了一些令人吃惊的现象。“当时,我们带了几种不同类型的基因上去进行扩增,有反应神经功能的、代谢功能的,也有反应免疫功能的,但当载荷返回地面进行测定时,我们发现几种基因有很大的差别,代表神经、代谢系统功能的基因变化很少,而代表反应免疫的基因变化却很多。”邓玉林说。

通过这些在空间环境中DNA变异的新现象,研究团队推断,空间环境之于基因突变可能与生物分子进化有着重要的联系。鉴于抗体是人体中较为保守的重要生物学元素,邓玉林团队提出了大胆的创新设想,即将抗体编码基因片段作为研究空间环境对分子进化影响的模型,并由此设计、研制了此次空间实验。

依照计划,该实验载荷将被带入国际空间站的美国实验舱,由美国宇航员在空间环境进行两次实验。其间,美国负责运营国际空间站科学研究平台的纳诺拉克斯公司将受北京理工大学委托,在得克萨斯州休斯敦与宇航员进行“天地通话”,以保证实验顺利进行。

载荷预计将于7月回收。实验数据将传回北京理工大学供科研人员进行后续研究。

本次科学搭载作出多种新探索

与此前搭载不同,本次科学搭载不仅具有理论上的创新,在技术上也作出了多种新的探索。邓玉林介绍说,这项名为“空间环境下在PCR反应中DNA错配规律研究的科学载荷”的实验,体积为4个U(400×100×100mm),重约3.5公斤。

搭载共有两组、12块芯片,60个通道,将对20个基因在空间辐射及微重力环境下,在轨开展抗体编码基因的突变规律研究。“能在体积如此严苛的载荷条件下,实现20种基因的突变规律研究,这一技术在国际上也是领先的。”他说。

本次空间载荷从关注航天员生命健康切入,延展到空间环境影响微(分子)进化的探索。邓玉林说,“这是一项基础性生命科学研究,具有重大的科学意义,其潜在应用价值十分广泛。”

尽管此前也曾有中国科学家参与在国际空间站上的实验项目,但“这是第一个中国科学家独立设计、制造的项目,也是第一个来自中国的生命科学项目”,邓玉林说。

新华社记者 郭爽 林小春 郭一娜

标签:中国 宇航

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