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打开空间生命科学实验的“黑匣子”——解读中德合作通用生物培养箱
文章来源:  |  发布时间:2011-11-28  |  【 】 【打印】 【关闭
 

在圆满完成交会对接任务之后,神舟八号飞船返回舱于17日19时32分返回地面。载人航天工程空间科学实验领域首次开展的国际合作项目——中德合作通用生物培养箱也随飞船返回舱返回。据空间应用系统神舟八号任务主任设计师赵黎平介绍,作为中国在空间应用领域首次开展的国际合作项目,该项目不仅为推进空间生命科学研究和技术发展探索了新的途径,而且为中国载人航天开展更为广泛的国际间合作积累了经验。

实验装置按空间站标准设计 40个实验专用单元

图1:德方研制的通用生物培养箱

图2:中方研制的有效载荷控制装置

通用生物培养箱由德国阿斯特里姆公司(EADS Astrium Space Transportation)为主承包商研制,是用于在空间特殊环境条件下,研究各类生物对象对微重力以及辐射等空间环境的生物学响应的通用实验装置。该装置按国际空间站标准实验模块设计和制造,具有很强的通用性。可安排实验容器40个,每个实验容器均可灵活的独立配置功能,也可以进行多组合实验研究。同时,实验容器有1g模拟重力水平对照功能,还可提供温度、光照等生保条件。

  为了与我国神舟飞船实现机电热的连接口,中方开发研制了有效载荷控制装置和通用生物电控箱,以保障通用生物培养箱实验装置与飞船平台接口的兼容性。

涉及空间生命科学四大领域 17项科学实验

  利用德方研制的通用生物培养箱,中德双方开展了四大领域的17项科学实验。四大领域涉及基础空间生物学、空间生物技术、先进生命支持系统基础生物学,以及空间辐射生物学等科学研究问题,17项科学实验项目中包括中方10项,德方6项,中德合作1项。

  基础空间生物学以深化认知生物现象和生命过程为目标,跟踪学科前沿,开展蛋白质基因组学、细胞生物学、代谢生物学等研究。
空间生物技术研究,以服务人类健康、探索疑难疾病诊断、治疗的新方法和新药物为目的,开展生物大分子及生物蛋白质空间晶体生长实验,发展我国的先进生物工程技术。

  先进生命支持系统基础生物学研究是为研发保障人类长期驻留太空的“先进密闭受控生态生命支持系统(CELSS)”提供理论依据和积累技术;空间辐射生物学的研究目的是深化认知空间辐射与微重力综合生物学效应,为太空生命安全保障设计提供理论和技术依据。

图3:生物培养箱内部

图4:水稻响应微重力变化的蛋白质组实验单元

序号
所属国家
实验名称
承研单位
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
中国
植物细胞微重力效应的转录组学研究
植物细胞骨架作用的分子生物学基础研究
水稻响应微重力变化的蛋白质组研究
空间生物大分子组装与应用研究
空间辐射与微重力协同生物学效应研究
微生物在空间的生长与代谢研究
动物的空间行为和发育研究
藻类在空间封闭系统的代谢生物学研究
高等植物在空间的代谢生物学研究
高等植物在空间的发育遗传学研究
中国科学院植物生理生态研究所
中国科学院植物生理生态研究所
中国科学院植物生理生态研究所
中国科学院生物物理研究所
大连海事大学
中国科学院微生物研究所
中国科学院水生生物研究所
中国科学院水生生物研究所
中国科学院植物研究所
中国科学院遗传与发育生物学研究所
11
中德
空间简单密闭生态系统探索研究
中国科学院水生生物研究所
埃尔兰根大学
12
13
14
15
16
17
德国
纤细裸藻对微重力的分子适应性研究
人类神经胶质瘤细胞在微重力情况下的分化研究
微重力对人类甲状腺癌细胞的影响
单细胞或巨噬细胞(遗传免疫)微重力激活影响和功能
微重力情况下植物基因和蛋白质表达研究
拟南芥微重力调制基因网络分析
埃尔兰根大学
霍恩海姆大学
柏林夏瑞蒂医学院
马格德堡大学
蒂宾根大学
弗莱堡大学

 表:空间应用系统SZ-8任务中德科学实验任务一览表

中德密切协作共克挑战 服务人类生活健康

赵黎平称,该项目是中德在空间科学实验应用领域首次开展的合作,实验设计复杂,项目管理难度大。在双方密切配合下,共同克服了各种挑战,确保了项目的按计划实施。此次空间科学实验涉及30多种样品,样品种类多样,科学需求差异大,且需求之间互相约束,整体科学目标的实现难度较大。同时,此次任务共有17项空间生命科学实验,项目众多,实验容器类型多样,操作复杂,整体流程安排复杂。

图5:中德科技人员联合工作

此次合作的顺利实施,展示了中国载人航天工程的开放姿态,为让世界了解中国载人航天提供了交流窗口,为开展更加广泛的国际合作提供了组织管理经验。同时,也为中国科学家开展对空间特殊环境的生物学基础研究创造了条件,将有助于为人类探索太空、开发利用空间资源、服务于人类生活与健康等科学问题的突破。(张智慧 孔健 杨吉)

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