新的一年，中國空間站邁入全面建成運(yùn)行后的第三個(gè)年頭。已在軌實(shí)施180余項(xiàng)科學(xué)與應(yīng)用項(xiàng)目，上行實(shí)驗(yàn)?zāi)K、單元及樣品等近2噸科學(xué)物資，下行空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)樣品近百種，產(chǎn)出一系列原創(chuàng)性科學(xué)成果。當(dāng)前，空間站里正在進(jìn)行哪些實(shí)（試）驗(yàn)？地面的科研人員們近期正在開展哪些研究工作？又取得了哪些最新成果？戳視頻↓一起走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，了解中國空間站科學(xué)研究的最新進(jìn)展。
這兩天，在中國科學(xué)院生物物理研究所的實(shí)驗(yàn)室里，科研人員正在對(duì)送到中國空間站的果蠅最新在軌監(jiān)控視頻進(jìn)行生長繁育、行為學(xué)等方面的分析研究。果蠅是一種以水果為食物的小型蠅類昆蟲，是一種成熟穩(wěn)定的模式動(dòng)物，人類對(duì)果蠅開展的研究已有百年歷史。2024年11月15日，果蠅隨天舟八號(hào)貨運(yùn)飛船進(jìn)入中國空間站開展實(shí)驗(yàn)。
中國科學(xué)院生物物理研究所研究員李巖表示，果蠅在太空中，可以像地面上一樣進(jìn)行求偶、交配、繁育后代，在這些行為過程中，也看到了一些和地面很不相似的新的行為模式——
果蠅在地面上會(huì)爬行，會(huì)飛行。
在天上，果蠅會(huì)出現(xiàn)一些飄浮，甚至翻跟頭的狀態(tài)。
目前，也在借助地面上更多的視頻處理技術(shù)和人工智能來輔助進(jìn)行分析。
去年11月果蠅進(jìn)入空間站
已在軌繁育三代
專家稱，在中國空間站的果蠅研究平臺(tái)，設(shè)定有非常嚴(yán)格的溫濕度、光照周期和氣體循環(huán)條件。通過兩個(gè)月左右時(shí)間的在軌培育，果蠅已經(jīng)培育出第三代，航天員對(duì)每一代果蠅都進(jìn)行了采樣收集。
通過連續(xù)視頻監(jiān)控，科研人員目前已經(jīng)獲得超過4TB的果蠅在軌視頻數(shù)據(jù)，這對(duì)分析研究果蠅在空間環(huán)境中的生長發(fā)育以及睡眠、求偶、活動(dòng)性等行為特征具有重要作用。
顆粒振動(dòng)實(shí)驗(yàn)
首次觀察到反“巴西果”效應(yīng)
中國空間站建成兩年以來，開展了各類科學(xué)實(shí)驗(yàn)和試驗(yàn)，有不少實(shí)驗(yàn)結(jié)果是科學(xué)家們首次發(fā)現(xiàn)。例如，在顆粒動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中，首次觀察到反“巴西果”效應(yīng)。科研人員把大小不同的顆粒裝在容器中，在中國空間站變重力柜中，探索在不同重力條件下振動(dòng)，大大小小的顆粒混合物會(huì)怎么運(yùn)動(dòng)?？此坪唵蔚奶諏?shí)驗(yàn)，究竟又有哪些特殊的意義呢？
在中國科學(xué)院物理研究所，科研人員告訴記者，月球上、火星上，表面都覆蓋著風(fēng)化層，這些都是顆粒物質(zhì)集合體。在日常生活中，我們常常觀察到顆粒物質(zhì)的行為，例如在搖晃的堅(jiān)果罐子中，較大的堅(jiān)果在搖晃中會(huì)走到上層，較小的顆粒會(huì)向下走，這種現(xiàn)象被稱為“巴西果”效應(yīng)。但是在中國空間站的微重力環(huán)境下，科研人員第一次發(fā)現(xiàn)了奇異的現(xiàn)象。
中國科學(xué)院物理研究所研究員 厚美瑛： 我們觀察到了重力起到了非常關(guān)鍵的作用。在地面上是“巴西果”效應(yīng)，可是在低重力的水平體上，看到的是反“巴西果”效應(yīng)。所謂的反“巴西果”效應(yīng)，大顆粒會(huì)往下走，它有一個(gè)重力依賴關(guān)系。當(dāng)重力水平漸漸變高的時(shí)候，大顆粒又恢復(fù)到上升。這個(gè)是我們這次的實(shí)驗(yàn)里，最重要的一個(gè)結(jié)果。
專家稱，類似的實(shí)驗(yàn)在地面過去只能通過計(jì)算機(jī)模擬來實(shí)現(xiàn)。2022年11月，由科研團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的混合顆粒實(shí)驗(yàn)裝置隨天舟五號(hào)貨運(yùn)飛船運(yùn)抵中國空間站問天艙，開始利用變重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜開展不同重力條件下，顆粒混合物的振動(dòng)分聚實(shí)驗(yàn)。經(jīng)過一年半左右的在軌實(shí)驗(yàn)，目前該實(shí)驗(yàn)已經(jīng)告一段落。這項(xiàng)研究首次在微重力環(huán)境下系統(tǒng)地揭示了振動(dòng)顆粒介質(zhì)中侵入體動(dòng)力學(xué)行為的轉(zhuǎn)變機(jī)制。通過實(shí)驗(yàn)，研究團(tuán)隊(duì)不僅驗(yàn)證了重力在顆粒介質(zhì)行為中的關(guān)鍵作用，還為未來的太空探索提供了重要的理論支撐。
將開展小鼠空間孕育
新材料等前沿研究
2024年年底發(fā)布的《中國空間站科學(xué)研究與應(yīng)用進(jìn)展報(bào)告》（2024）指出，中國空間站作為我國覆蓋空間科學(xué)相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域最全、在軌支撐能力最強(qiáng)，且兼?zhèn)溆腥藚⑴c和上下行運(yùn)輸?shù)泉?dú)特優(yōu)勢的“國家太空實(shí)驗(yàn)室”，是我國最大的綜合性近地空間研究設(shè)施，計(jì)劃在軌穩(wěn)定運(yùn)行十年以上。作為國家太空實(shí)驗(yàn)室，在今后10到15年的運(yùn)營中還將陸續(xù)開展千余項(xiàng)研究項(xiàng)目。
《中國空間站科學(xué)研究與應(yīng)用進(jìn)展報(bào)告》（2024）顯示，目前，我國規(guī)劃了空間生命與人體研究、微重力物理科學(xué)、空間天文與地球科學(xué)、空間新技術(shù)與應(yīng)用四大研究領(lǐng)域32個(gè)研究主題，已在軌實(shí)施180余項(xiàng)科學(xué)與應(yīng)用項(xiàng)目。
中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心研究員張偉表示，在空間生命科學(xué)方面，主要圍繞植物、動(dòng)物、微生物和細(xì)胞，開展了大量的實(shí)驗(yàn)研究，其中，
植物方面，在國際上首次實(shí)現(xiàn)了從種子到種子的水稻的全周期培養(yǎng)，而且返回的樣品在地面進(jìn)行了大田的種植。
另外在太空實(shí)現(xiàn)了斑馬魚和金魚藻的二維生態(tài)系統(tǒng)的研究，為以后開展脊椎動(dòng)物的研究，特別是骨丟失和肌肉萎縮的研究也奠定很好的基礎(chǔ)。
圍繞著難熔合金，特別是在地面難以熔化的一些合金材料、多元金屬，在太空利用無容器材料實(shí)驗(yàn)條件，開展了研究，這些為開發(fā)未來的航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片材料等一些重要的合金材料奠定了基礎(chǔ)。
專家介紹，在中國空間站開展的首批空間科學(xué)、應(yīng)用實(shí)驗(yàn)與技術(shù)試驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)展順利，各領(lǐng)域科學(xué)團(tuán)隊(duì)面向國家重大需求，產(chǎn)出了系列原創(chuàng)性、前沿性、創(chuàng)新性成果，累計(jì)發(fā)表500多篇高水平SCI論文，獲得150多項(xiàng)專利，部分成果已實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化和推廣應(yīng)用，顯著推動(dòng)了我國空間科學(xué)與應(yīng)用快速發(fā)展。未來一段時(shí)間中國空間站的研究規(guī)劃當(dāng)中，還有眾多前沿領(lǐng)域的研究項(xiàng)目將陸續(xù)開展。例如在空間生命科學(xué)方面，科研人員計(jì)劃將開展小鼠的空間生命孕育。在新材料研究、空間天文研究領(lǐng)域也都將有新舉措。
中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心研究員張偉表示，
新材料研究方面
規(guī)劃了高熵合金，也就是五種金屬以上形成的合金，還有功能晶體，包括閃爍晶體、半導(dǎo)體晶體，各種方方面面材料在太空的研發(fā)和制備。
在空間天文方面
未來要上行巡天空間望遠(yuǎn)鏡，高能宇宙輻射探測設(shè)施等旗艦型的重大設(shè)施。
期望未來上天以后，將有大量的科學(xué)成果發(fā)現(xiàn)，比如在宇宙起源與演化、生命起源的演化和系外行星的搜尋這些重大前沿問題上，能取得中國人的貢獻(xiàn)。
?。?span>來源：央視新聞客戶端 總臺(tái)央視記者 帥俊全 褚爾嘉 李峻）
