果蝇在(zài)轨繁育三代 反“巴西果”效应首揭 中(zhōng)国(guó)空间站科学研究有(yǒu)这(zhè)些新进展
新的(de)一年(nián),中(zhōng)国(guó)空间站迈入全面建成运行(xíng)后(hòu)的(de)第三个(gè)年(nián)头。已在(zài)轨实施一八0余项科学与应用项目,上(shàng)行(xíng)实验模块、单元及样品等近二吨科学物资,下(xià)行(xíng)空间科学实验样品近百种,产出(chū)一系列原创性科学成果。当前,空间站里正在(zài)进行(xíng)哪些实(试)验?地(dì)面的(de)科研人(rén)员们(men)近期正在(zài)开展哪些研究工作?又取得了哪些最新成果?
这(zhè)两天(tiān),在(zài)中(zhōng)国(guó)科学院生(nián)物物理研究所的(de)实验室里,科研人(rén)员正在(zài)对(duì)送到()中(zhōng)国(guó)空间站的(de)果蝇最新在(zài)轨监控视频进行(xíng)生(nián)长繁育、行(xíng)为(wéi / wèi)学等方面的(de)分析研究。果蝇是( shì)一种以(yǐ)水果为(wéi / wèi)食物的(de)小型蝇类昆虫,是( shì)一种成熟稳定的(de)模式动物,人(rén)类对(duì)果蝇开展的(de)研究已有(yǒu)百年(nián)历史。二0二四年(nián)一一月一五日,果蝇随天(tiān)舟八号货运飞船进入中(zhōng)国(guó)空间站开展实验。
中(zhōng)国(guó)科学院生(nián)物物理研究所研究员李岩表示,果蝇在(zài)太空中(zhōng),可(kě)以(yǐ)像地(dì)面上(shàng)一样进行(xíng)求偶、交配、繁育后(hòu)代,在(zài)这(zhè)些行(xíng)为(wéi / wèi)过(guò)程中(zhōng),也(yě)看到()了一些和(hé)地(dì)面很不(bù)相似的(de)新的(de)行(xíng)为(wéi / wèi)模式——
果蝇在(zài)地(dì)面上(shàng)会(huì)爬行(xíng),会(huì)飞行(xíng)。
在(zài)天(tiān)上(shàng),果蝇会(huì)出(chū)现一些飘浮,甚至翻跟头的(de)状态。
目前,也(yě)在(zài)借助地(dì)面上(shàng)更多的(de)视频处理技术和(hé)人(rén)工智能(néng)来(lái)辅助进行(xíng)分析。
去(qù)年(nián)一一月果蝇进入空间站
已在(zài)轨繁育三代
专家(jiā)称,在(zài)中(zhōng)国(guó)空间站的(de)果蝇研究平台,设定有(yǒu)非常严格的(de)温湿度、光照周期和(hé)气体循环条件。通过(guò)两个(gè)月左右时(shí)间的(de)在(zài)轨培育,果蝇已经培育出(chū)第三代,航天(tiān)员对(duì)每一代果蝇都进行(xíng)了采样收集。
通过(guò)连续视频监控,科研人(rén)员目前已经获得超过(guò)四TB的(de)果蝇在(zài)轨视频数据,这(zhè)对(duì)分析研究果蝇在(zài)空间环境中(zhōng)的(de)生(nián)长发育以(yǐ)及睡眠、求偶、活动性等行(xíng)为(wéi / wèi)特征具有(yǒu)重要(yào)作用。
颗粒振动实验
首次观察到()反“巴西果”效应
中(zhōng)国(guó)空间站建成两年(nián)以(yǐ)来(lái),开展了各类科学实验和(hé)试验,有(yǒu)不(bù)少实验结果是( shì)科学家(jiā)们(men)首次发现。例如,在(zài)颗粒动力学实验中(zhōng),首次观察到()反“巴西果”效应。科研人(rén)员把大(dà)小不(bù)同的(de)颗粒装在(zài)容器中(zhōng),在(zài)中(zhōng)国(guó)空间站变重力柜中(zhōng),探索在(zài)不(bù)同重力条件下(xià)振动,大(dà)大(dà)小小的(de)颗粒混合物会(huì)怎么运动。看似简单的(de)太空实验,究竟又有(yǒu)哪些特殊的(de)意义呢?
在(zài)中(zhōng)国(guó)科学院物理研究所,科研人(rén)员告诉记者,月球上(shàng)、火星上(shàng),表面都覆盖着风化层,这(zhè)些都是( shì)颗粒物质集合体。在(zài)平常生(nián)活中(zhōng),我(wǒ)们(men)常常观察到()颗粒物质的(de)行(xíng)为(wéi / wèi),例如在(zài)摇晃的(de)坚果罐子(zǐ)中(zhōng),较大(dà)的(de)坚果在(zài)摇晃中(zhōng)会(huì)走到()上(shàng)层,较小的(de)颗粒会(huì)向下(xià)走,这(zhè)种现象被称为(wéi / wèi)“巴西果”效应。但是( shì)在(zài)中(zhōng)国(guó)空间站的(de)微重力环境下(xià),科研人(rén)员第一次发现了奇异的(de)现象。
中(zhōng)国(guó)科学院物理研究所研究员 厚美瑛:
我(wǒ)们(men)观察到()了重力起到()了非常关键的(de)作用。在(zài)地(dì)面上(shàng)是( shì)“巴西果”效应,可(kě)是( shì)在(zài)低重力的(de)水平体上(shàng),看到()的(de)是( shì)反“巴西果”效应。所谓的(de)反“巴西果”效应,大(dà)颗粒会(huì)往下(xià)走,它有(yǒu)一个(gè)重力依赖关系。当重力水平渐渐变高的(de)时(shí)候,大(dà)颗粒又恢复到()上(shàng)升。这(zhè)个(gè)是( shì)我(wǒ)们(men)这(zhè)次的(de)实验里,最重要(yào)的(de)一个(gè)结果。
专家(jiā)称,类似的(de)实验在(zài)地(dì)面过(guò)去(qù)只能(néng)通过(guò)计算机模拟来(lái)实现。二0二二年(nián)一一月,由科研团队设计的(de)混合颗粒实验装置随天(tiān)舟五号货运飞船运抵中(zhōng)国(guó)空间站问天(tiān)舱,开始利用变重力科学实验柜开展不(bù)同重力条件下(xià),颗粒混合物的(de)振动分聚实验。经过(guò)一年(nián)半左右的(de)在(zài)轨实验,目前该实验已经告一段落。这(zhè)项研究首次在(zài)微重力环境下(xià)系统地(dì)揭示了振动颗粒介质中(zhōng)侵入体动力学行(xíng)为(wéi / wèi)的(de)转变机制。通过(guò)实验,研究团队不(bù)仅验证了重力在(zài)颗粒介质行(xíng)为(wéi / wèi)中(zhōng)的(de)关键作用,还为(wéi / wèi)未来(lái)的(de)太空探索提供了重要(yào)的(de)理论支撑。
将开展小鼠空间孕育
新材料等前沿研究
二0二四年(nián)年(nián)底发布的(de)《中(zhōng)国(guó)空间站科学研究与应用进展报告》(二0二四)指出(chū),中(zhōng)国(guó)空间站作为(wéi / wèi)我(wǒ)国(guó)覆盖空间科学相关学科领域最全、在(zài)轨支撑能(néng)力最强,且兼备有(yǒu)人(rén)参与和(hé)上(shàng)下(xià)行(xíng)运输等独特优势的(de)“国(guó)家(jiā)太空实验室”,是( shì)我(wǒ)国(guó)最大(dà)的(de)综合性近地(dì)空间研究设施,计划在(zài)轨稳定运行(xíng)一0年(nián)以(yǐ)上(shàng)。作为(wéi / wèi)国(guó)家(jiā)太空实验室,在(zài)今后(hòu)一0到()一五年(nián)的(de)运营中(zhōng)还将陆续开展千余项研究项目。
《中(zhōng)国(guó)空间站科学研究与应用进展报告》(二0二四)显示,目前,我(wǒ)国(guó)规划了空间生(nián)命与人(rén)体研究、微重力物理科学、空间天(tiān)文与地(dì)球科学、空间新技术与应用四大(dà)研究领域三二个(gè)研究主题,已在(zài)轨实施一八0余项科学与应用项目。
中(zhōng)国(guó)科学院空间应用工程与技术中(zhōng)心研究员张伟表示,在(zài)空间生(nián)命科学方面,主要(yào)围绕植物、动物、微生(nián)物和(hé)细胞,开展了大(dà)量的(de)实验研究,其中(zhōng),
植物方面,在(zài)国(guó)际上(shàng)首次实现了从种子(zǐ)到()种子(zǐ)的(de)水稻的(de)全周期培养,而(ér)且返回的(de)样品在(zài)地(dì)面进行(xíng)了大(dà)田的(de)种植。
另外在(zài)太空实现了斑马鱼和(hé)金鱼藻的(de)二维生(nián)态系统的(de)研究,为(wéi / wèi)以(yǐ)后(hòu)开展脊椎动物的(de)研究,特别是( shì)骨丢失和(hé)肌肉萎缩的(de)研究也(yě)奠定很好(hao)的(de)基础。
围绕着难熔合金,特别是( shì)在(zài)地(dì)面难以(yǐ)熔化的(de)一些合金材料、多元金属,在(zài)太空利用无容器材料实验条件,开展了研究,这(zhè)些为(wéi / wèi)开发未来(lái)的(de)航空发动机叶片材料等一些重要(yào)的(de)合金材料奠定了基础。
专家(jiā)介绍,在(zài)中(zhōng)国(guó)空间站开展的(de)首批空间科学、应用实验与技术试验项目进展顺利,各领域科学团队面向国(guó)家(jiā)重大(dà)需求,产出(chū)了系列原创性、前沿性、创新性成果,累计发表五00多篇高水平SCI论文,获得一五0多项专利,部分成果已实现转移转化和(hé)推广应用,显著推动了我(wǒ)国(guó)空间科学与应用快速发展。未来(lái)一段时(shí)间中(zhōng)国(guó)空间站的(de)研究规划当中(zhōng),还有(yǒu)众多前沿领域的(de)研究项目将陆续开展。例如在(zài)空间生(nián)命科学方面,科研人(rén)员计划将开展小鼠的(de)空间生(nián)命孕育。在(zài)新材料研究、空间天(tiān)文研究领域也(yě)都将有(yǒu)新举措。
中(zhōng)国(guó)科学院空间应用工程与技术中(zhōng)心研究员张伟表示,
新材料研究方面
规划了高熵合金,也(yě)就(jiù)是( shì)五种金属以(yǐ)上(shàng)形成的(de)合金,还有(yǒu)功能(néng)晶体,包括闪烁晶体、半导体晶体,各种方方面面材料在(zài)太空的(de)研发和(hé)制备。
在(zài)空间天(tiān)文方面
未来(lái)要(yào)上(shàng)行(xíng)巡天(tiān)空间望远镜,高能(néng)宇宙辐射探测设施等旗舰型的(de)重大(dà)设施。
期望未来(lái)上(shàng)天(tiān)以(yǐ)后(hòu),将有(yǒu)大(dà)量的(de)科学成果发现,比如在(zài)宇宙起源与演化、生(nián)命起源的(de)演化和(hé)系外行(xíng)星的(de)搜寻这(zhè)些重大(dà)前沿问题上(shàng),能(néng)取得中(zhōng)国(guó)人(rén)的(de)贡献。
(总台央视记者 帅俊全 褚尔嘉 李峻)【编辑:李岩】
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