知乎热榜 ( ) • 2024-05-01 18:41
yang元祐的回答

天宫空间站是我们的多学科实验平台,那里有极端的环境条件,如剧烈的温差、微重力、高辐射和近真空状态,看似挑战重重,实则为材料科学、生物医学等研究带来了很多优势。

在地球表面,重力无时无刻不在影响着物质的行为,而在空间站的微重力环境中,这种约束几乎消失。对于干细胞培植而言,这减少了重力引起的沉降效应,使得细胞能够形成更为均一的三维结构,有助于模拟人体内部环境,更好地研究细胞分化和组织再生过程。例如,国际空间站上的实验已成功培育出更加完整的人造器官模型,为器官移植技术的进步开辟了新途径。

空间站外的近真空环境和极端温差为新材料的合成与生长提供了独特条件。在这样的条件下,材料可以不受地球大气污染和杂质影响,纯净度大大提高。同时,利用温差大的特点,科学家能够研究材料在极端热循环下的性能变化,推动耐高温或低温材料的研发。例如,某些高性能合金和半导体材料在空间中的生长,展现出地球上难以实现的晶体结构和性能优化,这对于电子设备和航空航天领域是重大突破。还有微重力环境,比如在晶体生长的过程中,晶体是在固液界面生长,在地表重力影响着物质成分的分布,这不利于晶体的自然定向生长,而在空间站这里提供了非常好的条件。然后微(无)重力那就不需要容器或承载物,这就有效避免了杂质成分的引入。

虽然高辐射通常被视为对生物有害,但在严格控制的实验中,它也为药物开发提供了新视角。在空间站内,科学家可以研究辐射对生物分子的影响,寻找抗辐射药物或是利用辐射诱导的基因变异来筛选新药。例如,通过观察植物种子在高辐射环境下的基因表达变化,研究人员已经发现了一些具有更强抗逆性的品种,这些发现不仅对太空农业至关重要,也可能为地面作物改良提供线索。

种子在空间站的微重力环境下生长,其基因表达模式会发生改变,有时会促进生长速度,提高产量,甚至产生新的性状。这些变异的种子返回地球后,经过筛选和培育,可能成为适应性更强、营养价值更高的作物品种。中国“天宫”系列空间实验室就曾进行过多次植物生长实验,比如小麦、水稻等,这些研究为解决地球上食物资源短缺问题提供了创新思路。

昨天(4月30日),随着神舟十七号飞船平稳着陆,来自中国空间站的第六批科学实验样品也一同返回地球,揭开了它们在太空奇妙旅程的神秘面纱。这批珍贵的“天外来客”包括了32种生命实验样品和18种材料样品,总计约31.5公斤,承载着科学家们的无限期待和对未知的探索渴望。

在此次返回的样品中,涵盖了两大类,共计60种,总重量约为31.5公斤。

首先,是32种生命科学实验样品,它们包括了人成骨细胞、骨髓间充质干细胞等关键细胞类型,以及蛋白质晶体、生命有机分子和多种植物种子。这些样品在微重力环境下经历了前所未有的生长和变化,为我们提供了在地球上难以获取的生物学数据。通过对这些细胞样品进行转录组测序和蛋白组学检测,我们将能够揭示微重力如何影响细胞的生理机能,这不仅对理解人体在太空环境下的适应机制至关重要,还可能为地球上某些疾病的预防与治疗提供全新的视角。特别是蛋白质晶体实验,通过晶体衍射分析,我们将能够得到更精确的蛋白质结构信息,这对于药物设计和疫苗开发具有重大意义。

其次,18种材料科学样品,如无容器材料、高温材料和舱外暴露材料,也一同返回。这些材料在地球引力缺席的条件下经历了独特的生长过程,其组织形貌、化学成分及其分布与地面样本存在显著差异。科学家们将深入分析这些差异,探究重力对材料性能的具体影响,这对于我们理解材料科学的基本原理,以及开发适应未来太空探索需求的新材料,如用于月球基地建设的加固材料和月壤资源化利用技术,都极为关键。


这些来之不易的劳动成果极大地鼓舞了人心,望我们的空间科学研究持续壮大。