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太空最热门的是生命实验

发布时间:2020-07-13 17:02:29 阅读: 来源:木板材厂家

航天员在国际空间站里。

前不久,美国有关公司与北京理工大学达成了一项历史性的协议,2016年将在“国际空间站”上为北京理工大学生命科学与技术学院进行一项与DNA相关的实验,研究太空中各类空间辐射对人体DNA的影响。这将是在“国际空间站”上进行的第一项中国科学实验。

有人说,太空是万能实验室。那么,科学家们利用太空这个特殊环境,主要开展了哪些实验呢?

太空的高真空、强辐射、高洁净、大温差、太阳能、地外星球矿藏以及航天器独有的微重力环境、高远位置,都是地面上难以获得的宝贵资源。因此,科学家们利用这些特殊的环境,进行各领域太空中的科学研究。

航天医学现实最需要

医学研究是太空实验应用的重点,主要内容包括研究人体对空间环境的适应性及应对措施;大量采集人体在空间环境下的生理新数据,帮助航天员克服长期航天不利影响的防护措施,提高医学监督与医学保障系统支持载人航天的能力。在国际空间站俄罗斯实验舱和美国实验舱的应用项目中,医学研究占43%。

而将在“国际空间站”上进行的第一项中国科学实验,也属于医学与生物学研究。

太空是一个与地球环境迥异的空间,人进入太空,首先面临的问题是:在太空和其他星球的环境下,人能生存吗?能正常地生活和工作吗?能生儿育女、长期居住吗?航天员在返回地球后还能够适应地球的重力环境吗?这一切都与医学问题有关。因此,随着载人航天的实现和发展,航天医学也产生和发展了。

从目前来看,在近地球轨道飞行时,影响人体健康最主要的因素是失重。失重会给航天员带来肌肉萎缩、骨质疏松、贫血、心血管功能紊乱、免疫功能下降等一系列问题。好在到目前为止,这些变化还是可逆的,也就是说航天员回到地球后经过一段时间,可以恢复到飞行前状态。而航天医学家们进行了很多地面和太空的实验,初步了解失重对人体的影响,找到了一些制约和减少其影响的措施,否则航天员也不会像现在这样,在太空中生活一年多也不会发生重大的健康问题。

生物研究在太空很活跃

空间生物学研究在空间环境特殊因素作用下生物活动的现象和本质。其研究对象包括微生物、植物、动物。几十年来,许多生物卫星和其他航天器将一些动物和植物种子载入太空,观察空间环境对生物的影响。航天员对带上太空的微生物、植物、动物进行了长期观察和反复实验,并取得了十分突出的成果。在国际空间站俄罗斯实验舱和美国实验舱的应用项目中,生物研究所占比例达32%。

1957年11月3日,苏联发射了第二颗人造卫星“伴侣2号”,上面携带了小狗“莱伊卡”,它成为第一个进入太空的哺乳动物。

迄今为止,先后进入太空参与太空科研的实验动物包括猴、狗、兔、猫、鼠、鱼等许多种类的水生和陆生动物。

美国科学家曾在航天飞机上做过著名的苔藓实验,结果让科学家们很意外。他们看到,在地球上生长的苔藓,重力完全控制着它们的生长方向:苔藓垂直向上生长,就像玉米地里的幼芽一样。但在航天飞机中生长的苔藓,按照以前太空中植物生长的情况,科学家们推测应该是随机、无序地生长。但实际上苔藓却是长成非常有序的、顺时针的螺旋形状。研究人员推测,在太空中苔藓螺旋形状的出现,是另外一种隐藏在它们体内的机制在起作用。在地球上,这种机制被重力的作用所抑制,到太空后重力的抑制作用消失了,苔藓内在的机制起主导作用,使它们长成这种可爱的螺旋状。

太空制药探索新方法

生物工程是太空科学实验的又一重点项目,主要研究、制备在医学、生物学和药物学方面有潜在应用价值的生物材料。

太空制药是利用卫星、飞船等返回式飞行器搭载有治疗作用的微生物菌种进入太空,在强辐射、微重力等太空特殊环境因素作用下,菌种发生遗传形状变异,返回后再经地面筛选出良性菌种,培育出的药品。

在空间微重力条件下,细胞在融合液中的重力沉降现象消失,可以提高电融合杂种细胞活力,为人类探索利用微重力资源进行太空制药新方法。

“太空蛋白质晶体生长”实验是载人航天活动中的重要项目,各国都很重视。因为蛋白质是生命的物质基础,要解开生物体的奥秘和研制特效的新药,首先要有优质蛋白质结晶,才能了解它们结构和功能的秘密。但在地面上,由于受重力影响,很难制成大而纯的蛋白质晶体。在失重条件下,蛋白质晶体可比在地球上生长得更纯净、更大。通过对这些晶体的分析,科学家们能更好地了解蛋白质、酶和病毒的性质,也许会因此而研制出新药和更好地了解生命的基本构造。其实验结果已促使全球许多制药公司与航天部门合作,研究出治疗癌症、糖尿病、肺气肿和免疫系统失调的药品或方法。

失重环境制造特殊材料

在太空进行太空材料实验的目的,是研究空间环境条件下材料加工、生产工艺过程的物理规律,从而获得性能全新的材料。

在失重环境中混合物可以均匀地混合,由此能制成地面上不能得到的特种合金;也能制成一种新的泡沫金属。其基本原理是在液态金属中通以气体,失重环境可使气泡不“上浮”,也不“下沉”,均匀地分布在液态金属中,凝固后就成为泡沫金属,这样就能制成轻得像软木塞似的泡沫钢,用它做机翼又轻又结实。

失重环境可使熔化了的金属的液滴形状呈绝对球形,冷却后可以成为理想的滚珠,非常耐磨损,而在受重力影响的地面上很难制造出绝对球形的滚珠。

由于在太空液体中密度不同的成分不会发生沉淀和对流,所以在太空采用电泳技术生产的有些产品产量比地面高几百倍,纯度高几倍,成本也更低,有的仅为地球上的1%。

在地面上不能制成很长的玻璃纤维,因为没等到液态的玻璃丝凝固,会由于重力的作用被拉成小段,但在太空能制造出几百米长的玻璃纤维。

在太空可进行无容器的“悬浮冶炼”, 消除了容器对材料的污染,防止容器本身由于高温而影响金属冶炼的纯度,获得纯度极高的产品,等等。(谢博 凌光)

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