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中科院牵头在天舟一号开展4项科学任务

作者:高校教育
出处:www.lunrr.com
时间:2020-05-11

来源:中国科学院之声,发布日期:2017/4/20 2333 60073 3336 023

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中国科学院在天洲1

4月20日19: 41带领四个科研任务,中国首艘货船天洲1号将飞上天空,完成与天宫2号空间实验室的交会对接,并在轨道上实施推进剂补给。虽然是货船,但将进行四项科学实验研究和技术验证试验,即微重力对细胞增殖和分化影响的研究、两相系统实验平台关键技术的研究、非牛顿重力实验检验关键技术的验证、主动隔振关键技术的验证。这些任务都是针对未来的,或者是为了测试未来空间发展的更复杂的技术,或者是为未来的空间存在甚至星际迁移做科学准备。

作为载人航天工程的主要力量之一,中国科学院是这些科学任务的牵头单位。其中,中国科学院空间应用工程技术中心是载人航天工程空间应用系统的总体单位。代表中国科学院总经理负责载人航天科学成果和应用任务的规划、实施、输出和推广。具体承担工程开发、系统设计、集成、测试、可靠性保证、在轨技术支持、有效载荷运行控制管理、应用成果数据采集和推广服务等系统技术支持、支持、保障和服务工作的组织管理。其他一些机构和附属单位分别开展了相关的科学实验负荷,并进行了相关的科学实验研究。

干细胞生物学是21世纪备受关注的研究领域之一,是组织工程和再生医学研究的上游学科。干细胞的重要功能是维持和控制细胞的再生能力。干细胞具有自我更新和复制的能力以及多重分化潜能。它们可以分化成多种组织细胞类型。太空微重力效应会影响干细胞的增殖和分化吗?干细胞的大规模扩增和组织工程能否在空间微重力的独特条件下进行?这些问题是目前空间生物学研究的前沿和热点问题。中国科学院动物研究所承担的“微重力环境下胚胎干细胞培养实验”项目将研究小鼠胚胎干细胞在空间微重力环境下的增殖分化特性,并与1G和模拟微重力效应条件下的同步实验结果进行比较,全面了解微重力对胚胎干细胞增殖分化的影响,探索(微重力)在胚胎干细胞增殖分化中的作用和机制。预计通过实验,初步了解空间微重力对胚胎干细胞增殖和分化的影响,将为更好地实现胚胎干细胞体外大规模扩增和更好地利用多能干细胞分化潜能提供新思路,为多能干细胞在组织工程和再生医学中的应用探索新途径,最终为多能干细胞未来服务人类健康提供帮助。

肝干细胞是具有多种分化潜能的细胞,在一定条件下可诱导分化为肝细胞和胆管细胞。它们被认为是细胞治疗和生物人工功能治疗的理想种子细胞。细胞治疗的前提是在体外获得足够数量的细胞,而只有肝干细胞在肝实质细胞中具有很强的体外扩增能力。以前的肝干细胞平面培养方法会导致细胞的一些关键表型和功能消失,改变细胞的生物学特性,并缓慢增殖,从而不能满足肝干细胞扩增的要求。研究发现,地面模拟微重力可以促进肝干细胞的增殖,而真实微重力环境对肝干细胞三维培养和增殖的影响尚不清楚。中国科学院动物研究所开展的“微重力环境对肝干细胞增殖的影响”研究将在太空进行肝干细胞的三维培养,观察微重力环境对空间肝干细胞增殖的影响。以大鼠肝干细胞系为研究对象,将肝干细胞附着在微载体表面。通过空间显微照相和图像传输技术观察细胞形态、密度和绿色荧光蛋白的变化,监测空间微重力条件下肝干细胞的三维培养和增殖。同时与地面对照图片进行对比,初步揭示微重力影响肝干细胞增殖的机制,为今后建立肝干细胞扩增培养体系提供依据。

中国科学院上海理工大学开发的空间生物反应器克服了原位微荧光成像技术、复杂微流多通道液体传输管理、多模式自动搜索、捕获和识别微(荧光)成像技术等诸多关键技术。建立了24个独立的间歇灌注培养系统,实现了对10种不同类型细胞进行空间粘附和悬浮培养实验的仪器平台。该仪器使细胞样本能够在轨道上实时获得细胞的原位显微(荧光)图像,而无需返回地面。它协助“微重力对细胞增殖和分化影响的研究”(Study on微重力对细胞增殖和分化的影响)各研究课题的科学家进行一系列在线研究,为中国载人空间站生命科学研究提供新的实验模式和技术手段。

中国科学院力学研究所牵头的“两相系统实验平台关键技术研究”是我国第一项空间冷凝蒸发相变传热科学与热控制技术的实验研究。在一个大约半米高、重量超过50公斤的装置中,安装了红外观测仪器、高清摄像机和用于测量温度和热流的传感器。在它们的帮助下,科学家可以实现对空间蒸发和冷凝过程的实时观测,找出微重力环境下蒸发、冷凝、相变和传热的特殊规律,为丰富流体科学的理论知识和开发更高效、更好的空间热设备奠定基础。

中国科学院空间应用中心在天祝1号开展了“主动隔振关键技术研究”。六自由度磁悬浮主动隔振关键技术在轨道上得到验证,在0.1赫兹~ 100赫兹范围内可以实现0 ~ 40分贝的主动隔振能力。该项目还为“非牛顿引力实验检验关键技术验证”项目提供支持,以确保航天器在其静止阶段达到低于10微克的微重力水平。未来,空间磁悬浮主动隔振技术可以服务于更多的空间应用负载,如空间光学相机、激光通信等。帮助他们达到更高的指数水平。同时,该技术还可以在航空光学吊舱和工业精密加工中发挥重要作用。

天洲一号任务是载人航天工程太空实验室任务的最后一战。中国将正式踏上载人空间站建设之旅。中国科学院将组织国内外相关力量开展大规模空间科学与应用研究,将空间站建成国家空间实验室,推动中国空间科学与应用的跨越式发展。

来源:中国科学院空间应用工程技术中心

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