养鱼、种植物……航天员在太空中做实验，还可以变身“大白”当核酸检测员。

北京时间2022年7月24日14时22分，我国在海南文昌航天发射场成功发射空间站“问天”实验舱。空间站“问天”实验舱中，配置了中国科学院上海技术物理研究所研制的生命生态科学实验系统和生物技术科学实验系统。上述装置采用功能模块化、模块专业化、接口标准化、系统集成化和信息网络化等系统设计方法，有望在未来10年里持续支持在空间特殊环境下开展多类型、规模化、系统性的生命科学实验和研究。

在太空中做实验，养鱼、种植物

生命生态科学实验系统规划部署在空间站问天实验舱，由通用生物培养模块、小型通用生物培养模块、小型受控生命生态实验模块、小型离心机实验模块、微生物检测模块、舱内辐射环境测量模块等组成。

生物技术科学实验系统主任设计师、上海技物所空间生命科学仪器研制团队负责人张涛介绍说，生命生态科学实验系统以多种类型的生物个体如植物种子、幼苗、植株、兼顾昆虫、鱼类等动物个体为实验样品，开展多种类型的空间生命科学实验。

实验将促进人类对生命现象本质的理解，揭示微重力对生物个体生长、发育与衰老的影响，探索空间辐射生物学和生命起源机理，为构建应用型受控生命生态系统提供理论和技术支撑，并为航天员健康和防护提供科学依据。

其中体积占比最大的是通用生物培养模块，主要做植物在微重力下生长的实验，我们会给实验提供模拟光照、水供给、气供给，模拟植物生长条件。”

生命生态科学实验系统主任设计师郑伟波向记者介绍，

在地面上我们给植物浇水很方便，但在太空这样的微重力环境，水在这样的环境下是水球，如何将水按照科学家的要求将水注入土壤，使种子吸收水份又不至于淹死，是需要摸索的。”

“在太空中，水也是循环利用，我们可以用很少量的水循环利用，实验植物全生命周期的培养。”郑伟波说，他们会把植物蒸腾出的水通过水回收模块再送回土壤。

另外，植物的生长也需要光合作用，不同的植物对光的需求量也不同，

我们在通用生物培养模块通过模拟光照做到了光谱、光强和光周期的可控调节，以适应未来可能的不同种类植物在实验舱的培养，满足不同科学实验需求。” 郑伟波说。

航天员还可以在太空中养鱼！小型受控生命生态实验模块，构建由藻类、水草、鱼类构成的小型水生生态系统。藻和水草是生产者，鱼是消费者，水和藻产生氧气供给给鱼，鱼呼出的二氧化碳又供给水藻，进行光合作用，密闭的生态系统争取不跟外界物质交换，形成物质和能量循环。

利用简版水生生态系统，摸索受控生态系统的参数，可以帮助未来在月球基地、深空探测、火星基地建立一个生态的循环系统。”

郑伟波说，这些地方距离地球太远，我们运输给养上去代价很大。如果系统建成，对于航天员在地外基地的粮食、水、氧气需求能提供很大的支持。

航天员变身“大白”进行微生物检测

在“问天”实验舱空间微生物检测模块，航天员还将变身“大白”当核酸检测员对科学实验系统进行微生物检测。

为什么在天上要做微生物检测？

主要是检测实验系统里有没有微生物，对科学实验有没有影响？”

郑伟波介绍说，无论是细胞或是动植物培养，一旦微生物进入则很容易滋生，产生污染，这将对实验结果有影响，他们需要确保每次实验前，对实验环境会进行监测和采集，使微生物控制在一定程度，万一超标就采取措施。

检测方法有二种：一种是培养观察法，另一种就是类似应对新冠所采取的核酸检测，即等温扩增检测，进行微生物有无和微生物种类的甄别。

如何操作？ 据生物技术科学实验系统副主任设计师刘方武介绍，航天员可以擦拭实验环境取样，或是利用气体采样器，自动采集实验环境空气中的微生物。

实验过程更智能

问天实验舱的另一个空间生命科学实验系统——生物技术科学实验系统以动物组织、细胞和生化分子等不同层次多类别生物样品为对象，开展细胞组织培养、空间蛋白质结晶与分析、蛋白与核酸共起源和空间生物力学等实验。

预期成果将在生命起源、创新生物材料、药物和医疗技术等方面取得突破性发现、获取全新的认知，对指导和促进组织工程、生物医药、环境生物技术研究和发展发挥积极作用。”

张涛说， 现阶段航天员并不是生物学实验的专业人员，因此他们在实验柜系统设计有非常强的自动化实现能力，实验流程可以根据科学实验的需求自动化地实现。

“还可以根据科学实验需求通过地面指令上注调整实验进程，让实验操作更简单。” 张涛介绍，另外，实验过程中的样品采样需要航天员介入，他们会使操作过程设计尽可能做到简单、可靠、便利，航天员也都进行了前期培训，还有手册作为参考。

未来，如果生物学家进入实验舱做实验，我们也会开发更专业的实验系统，通过实验装置的升级换代和更新调整，满足实验要求。”