11月15日深夜,我国成功发射天舟八号货运飞船。
16日凌晨,天舟八号与中国空间站成功“握手”,新一批“太空快递”顺利送达“天宫”。
这批由天舟八号从地面“快递”到太空的实验(物资)共36项,80余件产品,总重量约458公斤,内容涉及空间生命科学与生物技术、空间材料科学、微重力流体物理与燃烧以及空间应用新技术试验等领域。通过其中的一些实验,有望为人类健康及未来长期太空生存等提供理论支撑和技术探索。
宇宙“快递”里都有啥?
天舟八号货运飞船上行的补给物资约6吨,主要用于保障神舟十九号、二十号两批航天员乘组,其中除了在轨生活、工作的必需品和科学实验用品,以及用于环境控制和生命保障的空间站消耗品,还为航天员准备了春节、中秋、端午等节日的礼包,以及个性化的生日礼包。
中国航天员科研训练中心 尹锐:按照我们总体的计划流程,我们在负11小时的时候要进行临射货包的安装。其中有四个新鲜果蔬包,两个冷藏耗材包,还有两个实验用品包。这次我们的新鲜果蔬包从负11小时装船,到发射、一直到对接,我们能够实现24小时内到达,这也是我们这次货运飞船的保障物品的创新。
空间应用系统此次上行的科学应用物资共计458公斤,包括实验载荷、实验单元、实验样品、备品备件以及应用消耗物资。
中国科学院空间应用工程与技术中心 金雪娜:主要是用于支持空间生命与生物技术领域,空间材料科学领域、微重力流体物理与燃烧领域,以及我们空间应用新技术领域的科学实验,共计能够支持36项科学实验。
其中,有7项生命类的科学实验项目需要在发射场进行样品制备、加载、集成和临射安装。科研人员提前开展生命科学实验样品的制备、加载、集成等全流程演练,确保发射日当天,发射样品装载顺利进行。
中国科学院空间应用工程与技术中心 金雪娜:细胞类的样品上行的过程中,需要保持它的活性,因此需要配备专用的上行生保装置,来为它提供上行过程需要的生存环境。
天舟八号还将首次搭载模拟月壤成分烧制而成的“月壤砖”。
月壤砖,是未来可能用于月球盖房子的建筑材料。目前,我国在地面上烧制的月壤砖,比普通混凝土坚硬得多,但还需研究是否能经受住极端环境的考验。此次“月壤砖”前往空间站开展暴露实验,将验证其力学、热学和抗辐射等性能,为未来在月建设积累科研数据。
“天舟八号”有啥新技能?这次任务是我国载人航天工程进入空间站应用与发展阶段后的第3次货运补给任务,是工程立项实施以来的第34次发射任务,也是长征系列运载火箭的第546次飞行。
空间站工程进入应用与发展阶段后,航天员长期驻留开展空间科学与应用实验、试验成为常态。相较于以往货运飞船,天舟八号货运飞船临射货物装载能力有所提升,进一步提高了发射和飞控任务实施灵活性。
200多升、100多公斤,天舟八号载货量up
天舟八号货运飞船,是世界现役货物运输能力最大、在轨支持能力最全面的货运飞船。作为改进型货运飞船,此前发射的天舟六号、天舟七号,已经比更早之前的天舟飞船增加了24%的装载空间;而这一次即将发射的天舟八号,又在此基础上增加了200多升、100多公斤的载货量。
不过,在中国航天科技集团科研人员党蓉看来,载货总量的增加,并不是天舟八号的最大亮点。飞船临射货物装载能力的提升,更加值得关注。
中国航天科技集团 党蓉:通过设计人员的一个巧妙设计,他们做了一个滑轨,这个滑轨先把原来我们装在冰箱里的东西放进去,装好之后再把滑轨推一下,这样我们用新的空间装一些临射货物,这样原来的几十公斤临射前能力就变到了100多公斤。
为了提高临射货物装载能力,天舟八号的低温锁柜,由固定安放改为可在货物装载后通过滑轨推至货格内侧的活动装置;细胞上行生保支持装置,也改变了安装位置;侧操作口位置得以空出,用于最后安装新鲜水果等货包。临射装载时机,也从此前的发射前5.5到3.5小时,提前到火箭加注前完成。
“天舟快递“软件升级,每天都可以找到窗口发射
天舟八号货运飞船搭载的货物,计划为“神舟十九号”和“神舟二十号”两次载人飞行任务提供在轨支持。如果按照此前人们熟悉的“天舟”发射规律,本应是“兵马未动粮草先行”,货运飞船先于载人飞船抵达空间站。
然而台风“摩羯”的到来,推迟了天舟八号货运飞船的发射计划。为此,天舟八号装载的货物,也随之进行了临时调整。方方介绍说,除了航天员的生活物资根据空间站的最新需求有所调整,还有一些科学实验载荷,也随着任务时间点的变化,改变了上行计划。
中国航天科技集团 方方:一是航天员的生活物资, 短保和长保产品是有一些调整的。另外由于时间往后推,在天上的一些科学实验以前不成熟的,由于推迟几天,有些能上了,也做了一些调整。再有,随着时间的增加,可能天上也会出现一些新的需求,实际上天地的物资管理每一个点的需求不一样的,需求变了,我们也做了一些很小的调整。
除了这些看得见的货舱、货物变化,天舟八号飞船的软件也和此前相比有所升级。党蓉透露,软件的升级让天舟飞船的发射适应能力得到了提升。理论上,每天都可以找到窗口进行飞船发射。
中国航天科技集团 党蓉:原来实际上我们受整船、能源各种约束,发射窗口不是每天都能发射,通过更改相关软件,我们提高了适应能力,同时也对改变之后,太阳不同的入射角都做了能源分析,这样每天都能发射。
果蝇首次抵达中国空间站将住进不同“房间”天舟八号有一群虽不起眼却备受瞩目的“乘客”——果蝇,它们将首次“入住”中国空间站,承担实验任务。
果蝇上天,将分别住进两个不同的“房间”。“一个实验盒是用可以屏蔽磁场的特殊合金做成的,形成亚磁环境;另一个则不屏蔽磁场作为对照。同时,空间站还具备微重力环境,这些极端环境都是对果蝇的考验。”
中国科学院空间应用工程与技术中心研究员仓怀兴介绍,这次将果蝇带上太空,就是要研究在亚磁和微重力复合作用的条件下,它们的生长发育情况和行为习惯会有哪些变化。
为什么果蝇能担此重任?
仓怀兴解释,果蝇是一种重要的模式生物,体型较小,生命周期短,繁殖速度快,大约10天就能从卵到成蝇并繁殖后代。科学研究证实,果蝇的许多基因与人类基因具有相似性。
“因此,在太空环境中,科研人员可以通过果蝇的连续传代来观察、研究它的基因变化和个体的表型问题,进行遗传学实验。”
他举例,在亚磁环境下,果蝇等动物的学习和记忆能力会减退,科研人员将在实验期间不间断地进行录像,记录果蝇的睡眠和飞行等行为,开展神经科学、认知科学等领域的研究,有助于科学家解开人类大脑的复杂谜团。
不过,会飞的果蝇“入住”空间站也会带来挑战。
包括果蝇实验在内,此次天舟八号货运飞船共搭载了7项生命科学领域的实验项目。
“眼光放长远一点儿,未来,太空旅行或太空移民都有可能实现。这次上行的一系列生命科学实验,关注到更多空间环境对生命体的影响。”仓怀兴说,比如我国科学家将首次在空间站上开展小鼠胚胎植入后发育研究,重点观察微重力环境下小鼠胚胎在第5天到第7.5天的发育情况,以此探索空间环境对哺乳动物胚胎发育的影响,将为深入了解空间环境下哺乳动物的胚胎发育规律提供重要信息。
还有一些围绕人体干细胞开展的实验有望实现新的突破。通常在空间实验结束时,科研人员会为细胞加入固定液并冷冻在负80摄氏度的环境下,使细胞内的化学反应终止,定格它们“死亡”时的生理状态。
仓怀兴说,这次,对一批将在空间站开展3D细胞培养的干细胞,科研人员计划采取新做法:这些细胞将在水凝胶中悬浮生长,更好地模拟细胞在体内繁殖的状态。实验完成后,航天员会在轨操作,对一部分活细胞使用保护剂处理后冷冻保存,争取让细胞暂时“休眠”。“如果顺利的话,这些经过太空实验的细胞回到地面,还可以复苏成为活细胞,具有更重要的研究价值和科学意义。”