11月15日23時13分,搭載天舟八號貨運(yùn)飛船的長征七號遙九運(yùn)載火箭,在文昌航天發(fā)射場點(diǎn)火發(fā)射,飛船順利進(jìn)入預(yù)定軌道。約3小時后,天舟八號貨運(yùn)飛船與空間站組合體完成交會對接。16日早上,神舟十九號航天員乘組在地面配合下打開天舟八號艙門,開始太空“拆快遞”。
此次由中國科學(xué)院牽頭的空間應(yīng)用系統(tǒng)隨天舟八號貨運(yùn)飛船上行了36項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的80多件產(chǎn)品,包括數(shù)個生物實(shí)驗(yàn)樣品,其中就有果蠅??蒲袌F(tuán)隊(duì)將首次利用果蠅開展太空亞磁-微重力復(fù)合環(huán)境的動物實(shí)驗(yàn)。那么,這個實(shí)驗(yàn)要如何進(jìn)行?
總臺記者 竇筠韻:我身邊的這個實(shí)驗(yàn)?zāi)K,就是此次隨天舟八號上行的實(shí)驗(yàn)?zāi)K的地面件,在這里將進(jìn)行空間亞磁果蠅的實(shí)驗(yàn)。
整個模塊里面分成了亞磁單元和地磁單元,所謂亞磁狀態(tài)就是指磁場被屏蔽的狀態(tài),果蠅在空間站的時候,會被分別放進(jìn)這兩個不同的單元來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
中國空間站生命生態(tài)科學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師 中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所研究員 鄭偉波:這次空間亞磁果蠅實(shí)驗(yàn),它主要研究果蠅在微重力和亞磁的環(huán)境下它的分子機(jī)制是什么樣子,還有它的運(yùn)動特性,以及它的一些生物節(jié)律有沒有變化。
首次將磁場和微重力效應(yīng)進(jìn)行耦合研究
鄭偉波介紹,以往空間站果蠅實(shí)驗(yàn)開展的 都是微重力的生物學(xué)效應(yīng),或者是輻射的效應(yīng),而這是第一次將磁場和微重力效應(yīng)進(jìn)行耦合研究。
中國空間站生命生態(tài)科學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師 中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所研究員 鄭偉波:因?yàn)槲覀円仓来艌銎鋵?shí)對生物的影響是非常大的。未來深空探測的時候,會處于亞磁環(huán)境,我們在近地軌道還是地磁影響的環(huán)境。我們這次在空間站里面是構(gòu)建了一個亞磁環(huán)境,同時又有一個地磁的環(huán)境來做比對。我們通過空間亞磁果蠅實(shí)驗(yàn),有4組的實(shí)驗(yàn)可以進(jìn)行對比:
一個是在微重力下的亞磁和地磁環(huán)境,一個是在地面一個G的重力下亞磁和地磁環(huán)境的對照。
這樣來研究空間微重力亞磁共同作用下,對生物有什么樣的影響。
果蠅實(shí)驗(yàn)傳代培養(yǎng)
助力科學(xué)研究
之前在國際空間站上也做過很多果蠅實(shí)驗(yàn),此次我國空間站將開展的果蠅實(shí)驗(yàn),除了亞磁環(huán)境外,還有哪些特別之處呢?
中國空間站生命生態(tài)科學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師 中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所研究員 鄭偉波:之前在國際空間站上其實(shí)也做過很多果蠅的實(shí)驗(yàn)。相對于我們這一次來說,以前的實(shí)驗(yàn)是混代培養(yǎng)的。我們這次是傳代培養(yǎng),我們可以把它兩代分得很清楚。
這個也是我們這次實(shí)驗(yàn)一個比較有特色的地方。果蠅一代差不多兩周左右時間,科學(xué)家根據(jù)天上的培養(yǎng)情況,會開展傳代操作,這個傳代操作是在軟手套袋里面由航天員來進(jìn)行操作。
他會從實(shí)驗(yàn)?zāi)K里面取出培養(yǎng)單元,然后把它轉(zhuǎn)移到手套袋里面。手套袋里面有一個取樣的氣泵,可以把果蠅抽出來,然后放到另外一個新的培養(yǎng)盒里面去。這樣可以把上行的這一代和在天上培養(yǎng)的一代完完全全分開,混代培養(yǎng)不知道哪一個是之前第一代的,哪個是第二代的,這個分不清楚。我們這樣傳代培養(yǎng)可以把兩代可以分得很開,這樣對科學(xué)研究會比較有幫助。
實(shí)驗(yàn)?zāi)K可控制溫濕度
配置高清相機(jī)
果蠅生活史短、易飼養(yǎng)、繁殖快、染色體少、突變型多、個體小,是生物學(xué)研究中最重要的模式生物之一。那么,到太空后,如何確保它們的生活環(huán)境和安全性,讓空間站的實(shí)驗(yàn)?zāi)苷_M(jìn)行下去呢?
中國空間站生命生態(tài)科學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師 中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所研究員 鄭偉波:在這個實(shí)驗(yàn)?zāi)K里面,溫度是可以進(jìn)行控制的,濕度也可以進(jìn)行控制。氣體組分也可以進(jìn)行凈化,另外對于果蠅的運(yùn)動特性,里面還配置了兩個高清相機(jī)。可以對它進(jìn)行在軌實(shí)時成像,看它的運(yùn)動特性還有生物鐘節(jié)律的一些情況,都可以通過這兩個相機(jī)來看。
實(shí)驗(yàn)中果蠅生存所需的氧氣從哪里來?
而這些情況,科學(xué)家在地面也能看到。那么,果蠅生存所需的氧氣等又從何而來呢?
中國空間站生命生態(tài)科學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師 中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所研究員 鄭偉波:這個是亞磁果蠅的培養(yǎng)單元。這個是它的觀察窗口,那里面有食物、果蠅,還有果蠅的卵。在這邊是它的一個透氣的窗口,因?yàn)楣壭枰粑?、需要氧氣,這里面的空氣是和裝置里面的空氣相通的。裝置有一個密封圈,跟艙里面相對密閉的。在這個窗口附近有一個透氣隔菌的膜,膜的兩側(cè)有鋼絲網(wǎng),這樣子來進(jìn)一步保證它的安全性。
空間站里如何進(jìn)行細(xì)胞實(shí)驗(yàn)?
除果蠅實(shí)驗(yàn)以外,此次天舟八號上行的36項(xiàng)空間應(yīng)用系統(tǒng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)還包括多能干細(xì)胞、骨細(xì)胞、肺細(xì)胞等各類細(xì)胞實(shí)驗(yàn)。這些細(xì)胞實(shí)驗(yàn)在空間站里又是如何開展的呢?
中國空間站生命生態(tài)科學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師 中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所研究員 鄭偉波:這個模塊是我們生物技術(shù)柜上的細(xì)胞組織實(shí)驗(yàn)?zāi)K。這個實(shí)驗(yàn)?zāi)K主要是用來支持在空間站開展細(xì)胞、組織,還有類器官的實(shí)驗(yàn)。在設(shè)計(jì)的時候,實(shí)驗(yàn)樣品單元可以通過這三個抽屜組件來由航天員快速安裝。這些實(shí)驗(yàn)單元在地面由科學(xué)家裝載好之后,在發(fā)射前轉(zhuǎn)運(yùn)到塔架,裝到細(xì)胞上行生保裝置里面。發(fā)射入軌之后由航天員再把這些單元轉(zhuǎn)移到這個抽屜上,然后再插到細(xì)胞組織實(shí)驗(yàn)?zāi)K里面,就可以開展工作。
據(jù)介紹,細(xì)胞組織實(shí)驗(yàn)?zāi)K有三個抽屜組件,可同時開展36個標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)胞單元實(shí)驗(yàn)。在細(xì)胞實(shí)驗(yàn)?zāi)K里面還配置有一個多功能的全自動顯微鏡,用這個顯微鏡就可以對各個細(xì)胞單元進(jìn)行巡檢,觀察在天上的增殖分化情況,顯微鏡還具備明場、熒光和共聚焦的功能,可以根據(jù)科學(xué)家的需求進(jìn)行切換。