探秘中国空间站：那些有趣的科学实验

在浩瀚宇宙中，中国空间站宛如一座闪耀的科学灯塔，承载着人类对未知的无限探索。它不仅是我国航天实力的象征，更是一个充满惊喜与奇迹的科学实验室。今天，就让我们一同走进中国空间站，探寻那些有趣的科学实验。

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生命在太空的奇妙旅程

在微重力与辐射交织的特殊环境下，地球生命体会呈现出怎样的奇妙变化？这正是空间生命科学与人体研究的核心所在。

（一）植物研究：太空 “园丁” 的神奇培育

太空的植物研究同样充满惊喜。在太空条件下，植物各个层面都呈现出与地球截然不同的现象。淀粉含量下降、线粒体增大、叶绿素含量降低等，这些变化让科学家们对植物在太空的生长充满好奇。

中国空间站以拟南芥和水稻等模式植物为研究对象，首次实现了空间微重力条件下水稻从种子到种子全生命周期的发育研究。种下6粒种子，收获59粒，这一成果令人振奋。经过分析，科学家们发现空间发育的种子变小，单株结实率下降，胚乳淀粉粒形态粉质化明显，且葡萄糖和果糖含量增加。将这些种子带回地面繁殖后，与地面对照相比，空间原生稻在株高、籽粒数和穗重等方面都发生了显著变化。这一研究不仅解析了微重力对植物开花和种子发育影响的分子机理，更为农作物品种选育提供了新的技术途径，也许在不久的将来，我们就能品尝到太空培育的优质粮食。

（二）动物研究：太空生存奥秘探寻

动物生物学研究聚焦于理解动物适应航天环境的机制，为人类长期太空生存及地球健康问题提供关键支撑。自20世纪30年代起，各国纷纷将动物送入太空，美国、俄罗斯等利用火箭将果蝇、猴子、小鼠等多种动物送上太空，开展了大量研究。

图 | 太空小型水生生态系统：左边是金鱼藻，右边是斑马鱼

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颠覆常识的物理奇观

在太空微重力环境下，物理世界仿佛被施了魔法，各种奇特现象让人目不暇接。

太空中的沸腾现象：打破常规的沸腾奥秘

在太空中，沸腾现象也与地球大不相同。由于浮力对流基本消失，加热水时，高温的水不会升起，而是靠近热源不断升温。当达到沸点时，气泡不会上升到表面，而是聚合成位于加热器表面的一个大气泡，珍贵的热能被困在其中。

图 | 在正常重力（左图）和微重力（右图）条件下的沸腾现象

科学家们在空间站变重力科学实验柜中，首次将重力作为调控参数，开展不同重力条件下沸腾传热和气泡运动行为的实验研究。实验发现，随着重力的减少，流体的沸腾传热性能不下降反而升高，这一颠覆性的发现有助于揭示沸腾现象中的重力作用机制，为改进冷却系统设计、提高制冷技术效率提供了新的思路，无论是对空间热控制还是地面制冷技术的发展都具有重要意义。

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开启太空探索的新大门

中国空间站还是新技术的试验田，众多前沿技术在这里接受考验，为未来的太空探索奠定坚实基础。

（一）灵巧的空间机械臂：太空的 “万能助手”

我国空间站上的大、小机械臂，是不折不扣的 “太空明星”。大机械臂安装于天和核心舱，展开长度可达10.2m；小机械臂安装于问天实验舱，长约5m。它们不仅具有自主爬行及扩展能力，还能实现大范围、大负载操作（大机械臂）及局部精细化操作（小机械臂）。

图 | 中国空间站机械臂

在空间站的日常运营中，它们与航天员协同工作，承担着空间站巡检、舱外设备的安装、维护和更换以及实验设备的测试与调试等重要任务。它们就像太空的 “万能助手”，凭借着灵活的 “手臂”，确保空间站的各项工作顺利进行。

（二）太空 3D 打印：太空制造的未来之光

太空3D打印技术，又称“空间增材制造技术”，为太空探索带来了无限可能。它摆脱了地面3D打印的束缚，在微重力、辐射和有限空间资源的条件下，实现了材料的就地利用和设备的按需制造。

我国空间站规划了太空3D打印设施和相关技术验证，逐步开展复合材料打印、金属3D打印、空间站材料的循环利用以及基于模拟月壤的3D打印技术验证等。这一技术的发展，不仅能够减轻地面上行物资压力，节约空间站存储资源，还能有效应对突发的维修维护状况，为我国未来的空间站应用、月球与深空探测提供强大的技术支持。

本文所涉及的空间站科学实验内容素材来源于《圆梦天宫：中国空间站的科学探索之旅》一书，由张伟、董琪编著。张伟，身为研究员、博士生导师，在中国科学院空间应用工程与技术中心担任要职，长期从事载人航天空间应用发展战略研究等工作；董琪是中国邮政高级邮票设计师、邮票雕刻师，《中国空间站》纪念邮票设计师之一，雕刻版画作品入选搭载中国空间站。

文/郑正

转自：少年日报

来源： 蝌蚪五线谱