“科学实验”“太空作物”现身“天宫课堂”

2022-10-14 09:06:03来源：中国科学报

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■本报记者高雅丽

除了已经入腹的“太空生菜”，空间站问天实验舱里种的水稻、拟南芥怎么样了？

10月12日下午开讲的“天宫课堂”第三课上，神舟十四号飞行乘组3名新晋“太空教师”陈冬、刘洋、蔡旭哲为广大青少年带来了一场精彩的太空科普课，其间向大家展示了这些“太空作物”的生长情况。

“作为我国空间站的首个实验舱，问天实验舱拥有强大的空间科学实验能力，目前所有的科学实验柜和实验装置工作状态运行良好，后续还会与梦天实验舱共同配合，开展更多的科学实验。”中科院空间应用工程与技术中心副研究员、科学实验柜总体副主任设计师郭林告诉《中国科学报》。

揭秘“问天”新教室

在太空授课一开始，航天员陈冬先带领观众探秘“新教室”——问天实验舱。

这里有可以“纵向睡觉”的睡眠区，还有装备了太空厨房设备的生活区、从天和核心舱转移过来的“太空自行车”，以及生命生态实验柜、生物技术实验柜、科学手套箱与低温存储柜、变重力科学实验柜等4台科学实验柜，每台科学实验柜支持开展单学科或多学科交叉的空间科学实验。

“天宫课堂”上，依托科学手套箱与低温存储柜，陈冬戴上中国空间站里首个混合现实MR眼镜，进行了拟南芥的手套箱剪株操作。

拟南芥实验单元的种植面板上有6个种植孔，里面分别是不同开花期的拟南芥，其中5、6号种植孔里的拟南芥已经开花。

陈冬拿起小剪刀轻轻把植株剪掉，然后把它们放到特定的瓶子中，样品就采集完成了。后续，这些样品将被放进-80℃的低温存储区，由航天员带回地面。

据介绍，科学手套箱为科学实验提供了一个密闭、洁净的操作空间，让科学实验更加便捷可控。科学手套箱的下方是低温存储装置，相当于实验样本的“太空冰箱”，可以提供包括-80℃、-20℃、+4℃的温度存储条件，满足不同实验样本的低温存储需求。未来，科学手套箱中还会安装一台灵巧的机械臂和一套显微操作系统，可以自动完成0.5微米级精度的实验操作。

此外，问天实验舱还有一个辐射计量装置，可以测量舱内辐射水平,帮助航天员更好地监控舱内环境。

水稻抽穗进入种子成熟期

课堂上，刘洋打开生命生态实验柜，取出了正在生长的水稻植株。透过玻璃盒子可以看到，经过70多天的生长，高秆水稻和矮秆水稻已经抽穗，进入了种子成熟期。

7月29日完成在轨第一次营养液加注后，种子们开始了新一轮的生命旅程。这次的生命科学实验项目，有望在国际上首次完成空间微重力条件下水稻从“种子到种子”的全生命周期培养实验，并获得水稻培养的关键环境参数。

刘洋还在课堂上提到了一个细节，“太空中的水稻叶尖出现小水滴，会越变越大，甚至连成片。这种水稻的‘吐水’现象，在微重力环境中更容易观察到。”

“在种子上天之前，我们就预想到了这样的‘吐水’情况，所以设计了智能水分回收系统，每天工作16个小时，基本可以实现水分的动态平衡。”生命科学实验项目负责人、中科院分子植物科学卓越创新中心研究员郑慧琼说。

在问天实验舱内的植株茁壮生长时，地面对照实验也在同步进行，郑慧琼提到了二者最明显的区别是“在微重力环境下，天上植物的株型不是很整齐，有的长歪了，有的躺平了，不能完全整齐朝一个方向生长，另外拟南芥生长明显变慢”。

9月21日，航天员采集了部分水稻样品，10月12日采集了拟南芥部分样品，并将其在轨冷冻保存于低温存储柜中，后续将随航天员返回地面进行分析。

“这将是人类第一次收到来自太空的水稻种子，我们想找到微重力引起的种子基因表达变化，探索作物在太空环境中高效生产所需要的条件和技术途径，筛选和创建适合太空生产的农作物新品种，从而建立以植物为基础的空间生物再生生命支持系统，最终实现人类长期探索太空的目标。”郑慧琼说。

更多科学实验将展开

后续，问天实验舱还会迎来更多丰富的科学实验项目。郭林表示，生命生态实验柜中将打造一个由鱼、微生物、藻组成的小型密闭生态系统，实现系统内物质和气体的平衡及长期稳定运行。

变重力科学实验柜可以在空间站为科学实验提供长期稳定的0.01g~2g高精度模拟的重力环境，支持开展流体相关的科学实验。