科學家加緊解密神十五返回樣品

神舟十五號航天員乘組在軌期間，開展了涵蓋科學與應用、航天醫學等領域的40余項科學實驗和技術驗證。記者日前從中國科學院空間應用工程與技術中心獲悉，神舟十五號飛船將空間站第四批空間科學實驗樣品帶回地面后，科研人員正在加緊研究這些珍貴的實驗材料，期待揭開更多深邃太空的奧秘。

　　發現“太空細胞”新特點

　　神舟十五號飛船返回地面后，中國科學院上海營養與健康研究所研究員應浩順利取回了一個小盒子——細胞組織培養模塊。其中裝載的是一批骨骼肌細胞，在太空飛行的幾個月里，它們在生物技術實驗柜中接受了一系列實驗。

　　小小的實驗模塊，實現了多項突破：成功實現骨骼肌細胞的在軌培養和分化，觀察到細胞融合、肌纖維形成等現象；利用我國自主研發的熒光成像系統，建立了在軌活細胞自噬的可視化分析方法；在國際上首次利用在軌熒光成像，檢測空間微重力環境下骨骼肌細胞自噬小體的誘導形成過程……

　　“人體中的骨骼肌占體重的40%，肥胖、糖尿病等代謝性疾病以及與衰老相關的肌萎縮等，都與骨骼肌功能異常相關。”應浩介紹，航天員在太空執行任務時也會出現肌萎縮。研究其背后的機理，將為空間站后續任務的開展，以及未來的探月、探火等深空探測任務提供助力，同時也能為地面環境下老年人肌少癥、長期臥床導致的肌萎縮等疾病的防治提供新思路。

　　通過天地樣品的比對實驗，科研團隊已經取得了初步發現。應浩說，在空間微重力環境下，骨骼肌細胞仍具有生長分化的能力，但應激響應出現異常，細胞的自噬水平發生改變，恢復能力受損。目前，相關研究工作仍在進行。“只有在真實條件下開展微重力環境對骨骼肌作用的研究，才能揭示空間復雜環境引起肌萎縮的機制，找到有效的對抗手段。”

　　揭開籠罩實驗的重力“面紗”

　　與骨骼肌細胞一同返回的，還有一種鋁合金材料。

　　單晶高溫合金是制備航空發動機和熱氣輪葉片的關鍵材料，要通過定向凝固方式制備。“單晶的凝固過程，就像是水結冰。”中國科學院金屬研究所研究員羅興宏將這個過程形象地比作冰窗花的生長，“先長出主干，再側向長出枝杈，我們把這個過程稱為枝晶生長。”不過，單晶合金的元素組成遠比水復雜得多，不同元素的溶解度不同，加上溫度、重力等作用，會導致合金凝固過程中內部發生對流。

　　“對流就像是攪拌、沖刷，合金熔體里某種元素多一點，另一種元素濃度高一點，都會導致單晶合金制備過程形成一些缺陷。”羅興宏說，要祛除常見的雜晶、成分偏析等缺陷，提升合金綜合性能，首先要搞清重力的影響機理，“空間站是個理想的環境，能幫我們揭開重力這個籠罩在實驗上的‘面紗’，看到凝固的本質過程。”

　　熔點較低、成分較簡單的鋁合金打了頭陣。利用空間站高溫材料實驗柜Ⅰ型爐完成定向凝固實驗的鋁合金，跟隨神舟十五號飛船返回地面，羅興宏團隊正在對樣品解剖、分析，“我們重點關注重力對枝晶的粗細、間距等形態以及材料成分分布的影響，期待通過空間與地面聯合研究，有好的結果呈現。”接下來，他們還將利用高溫材料實驗柜中溫度較高的Ⅱ型爐，探索更復雜的合金體系凝固研究。

　　公開征集空間科學實驗項目

　　神舟十五號乘組在軌期間，完成了15個科學實驗機柜的安裝測試，開展了涵蓋科學與應用、航天醫學等領域的40余項科學實驗和技術驗證。

　　載人航天工程空間應用系統副總設計師王珂表示，在空間站建設前，要想到太空開展一次科學實驗，哪怕細胞樣品只有幾十克，伴隨的科研設備重量也要數十公斤，前期準備需要3至5年的時間。“現在，我們已經把太空的‘實驗大樓’蓋好了，一次上行就可以攜帶幾十盒實驗樣品，進行滾動式研究，前期設備研發的時間也省下了。從實驗概念提出到真正在軌實施，最快只需要半年時間，這是跨越式的提升。”

　　根據實驗需求，空間站各實驗柜后續還能再升級；如果出現故障，部件可以在軌維修或者更換。人機界面的友好設計，讓航天員能更深度地參與到空間科學實驗中來。目前，空間應用系統正在公開征集空間站科學與應用項目，王珂表示，期待社會各界踴躍參與空間科學研究，發現更多奇妙的現象。（記者 劉蘇雅）

?