果蝇在轨繁育三代反“巴西果”效应首揭中国空间站科学研究有这些新进展

2025-09-01 18:20:44 405次浏览

　　

　　新的一年，中国空间站迈入全面建成运行后的第三个年头。已在轨实施180余项科学与应用项目，上行实验模块、单元及样品等近2吨科学物资，下行空间科学实验样品近百种，产出一系列原创性科学成果。当前，空间站里正在进行哪些实(试)验？地面的科研人员们近期正在开展哪些研究工作？又取得了哪些最新成果？

　　这两天，在中国科学院生物物理研究所的实验室里，科研人员正在对送到中国空间站的果蝇最新在轨监控视频进行生长繁育、行为学等方面的分析研究。果蝇是一种以水果为食物的小型蝇类昆虫，是一种成熟稳定的模式动物，人类对果蝇开展的研究已有百年历史。2024年11月15日，果蝇随天舟八号货运飞船进入中国空间站开展实验。

　　中国科学院生物物理研究所研究员李岩表示，果蝇在太空中，可以像地面上一样进行求偶、交配、繁育后代，在这些行为过程中，也看到了一些和地面很不相似的新的行为模式——

　　果蝇在地面上会爬行，会飞行。

　　在天上，果蝇会出现一些飘浮，甚至翻跟头的状态。

　　目前，也在借助地面上更多的视频处理技术和人工智能来辅助进行分析。

　　去年11月果蝇进入空间站

　　已在轨繁育三代

　　专家称，在中国空间站的果蝇研究平台，设定有非常严格的温湿度、光照周期和气体循环条件。通过两个月左右时间的在轨培育，果蝇已经培育出第三代，航天员对每一代果蝇都进行了采样收集。

　　通过连续视频监控，科研人员目前已经获得超过4TB的果蝇在轨视频数据，这对分析研究果蝇在空间环境中的生长发育以及睡眠、求偶、活动性等行为特征具有重要作用。

　　颗粒振动实验

　　首次观察到反“巴西果”效应

　　中国空间站建成两年以来，开展了各类科学实验和试验，有不少实验结果是科学家们首次发现。例如，在颗粒动力学实验中，首次观察到反“巴西果”效应。科研人员把大小不同的颗粒装在容器中，在中国空间站变重力柜中，探索在不同重力条件下振动，大大小小的颗粒混合物会怎么运动。看似简单的太空实验，究竟又有哪些特殊的意义呢？

　　在中国科学院物理研究所，科研人员告诉记者，月球上、火星上，表面都覆盖着风化层，这些都是颗粒物质集合体。在日常生活中，我们常常观察到颗粒物质的行为，例如在摇晃的坚果罐子中，较大的坚果在摇晃中会走到上层，较小的颗粒会向下走，这种现象被称为“巴西果”效应。但是在中国空间站的微重力环境下，科研人员第一次发现了奇异的现象。

　　中国科学院物理研究所研究员厚美瑛：

　　我们观察到了重力起到了非常关键的作用。在地面上是“巴西果”效应，可是在低重力的水平体上，看到的是反“巴西果”效应。所谓的反“巴西果”效应，大颗粒会往下走，它有一个重力依赖关系。当重力水平渐渐变高的时候，大颗粒又恢复到上升。这个是我们这次的实验里，最重要的一个结果。

　　专家称，类似的实验在地面过去只能通过计算机模拟来实现。2022年11月，由科研团队设计的混合颗粒实验装置随天舟五号货运飞船运抵中国空间站问天舱，开始利用变重力科学实验柜开展不同重力条件下，颗粒混合物的振动分聚实验。经过一年半左右的在轨实验，目前该实验已经告一段落。这项研究首次在微重力环境下系统地揭示了振动颗粒介质中侵入体动力学行为的转变机制。通过实验，研究团队不仅验证了重力在颗粒介质行为中的关键作用，还为未来的太空探索提供了重要的理论支撑。

　　将开展小鼠空间孕育

　　新材料等前沿研究

　　2024年年底发布的《中国空间站科学研究与应用进展报告》(2024)指出，中国空间站作为我国覆盖空间科学相关学科领域最全、在轨支撑能力最强，且兼备有人参与和上下行运输等独特优势的“国家太空实验室”，是我国最大的综合性近地空间研究设施，计划在轨稳定运行十年以上。作为国家太空实验室，在今后10到15年的运营中还将陆续开展千余项研究项目。

　　《中国空间站科学研究与应用进展报告》(2024)显示，目前，我国规划了空间生命与人体研究、微重力物理科学、空间天文与地球科学、空间新技术与应用四大研究领域32个研究主题，已在轨实施180余项科学与应用项目。

　　中国科学院空间应用工程与技术中心研究员张伟表示，在空间生命科学方面，主要围绕植物、动物、微生物和细胞，开展了大量的实验研究，其中，

　　植物方面，在国际上首次实现了从种子到种子的水稻的全周期培养，而且返回的样品在地面进行了大田的种植。

　　另外在太空实现了斑马鱼和金鱼藻的二维生态系统的研究，为以后开展脊椎动物的研究，特别是骨丢失和肌肉萎缩的研究也奠定很好的基础。

　　围绕着难熔合金，特别是在地面难以熔化的一些合金材料、多元金属，在太空利用无容器材料实验条件，开展了研究，这些为开发未来的航空发动机叶片材料等一些重要的合金材料奠定了基础。

　　专家介绍，在中国空间站开展的首批空间科学、应用实验与技术试验项目进展顺利，各领域科学团队面向国家重大需求，产出了系列原创性、前沿性、创新性成果，累计发表500多篇高水平SCI论文，获得150多项专利，部分成果已实现转移转化和推广应用，显著推动了我国空间科学与应用快速发展。未来一段时间中国空间站的研究规划当中，还有众多前沿领域的研究项目将陆续开展。例如在空间生命科学方面，科研人员计划将开展小鼠的空间生命孕育。在新材料研究、空间天文研究领域也都将有新举措。

　　中国科学院空间应用工程与技术中心研究员张伟表示，

　　新材料研究方面

　　规划了高熵合金，也就是五种金属以上形成的合金，还有功能晶体，包括闪烁晶体、半导体晶体，各种方方面面材料在太空的研发和制备。

　　在空间天文方面

　　未来要上行巡天空间望远镜，高能宇宙辐射探测设施等旗舰型的重大设施。

　　期望未来上天以后，将有大量的科学成果发现，比如在宇宙起源与演化、生命起源的演化和系外行星的搜寻这些重大前沿问题上，能取得中国人的贡献。

　　(总台央视记者帅俊全褚尔嘉李峻) 【编辑:李岩】

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