在中国空间站问天实验舱内，有一个专为生物设计的“太空旅馆”——生命生态实验柜。有一批从地球远道而来的动植物“旅客”，它们的生长和行为在微重力环境下会发生改变，这些变化将反馈给地面科研人员，以探究微重力和空间辐射对生命的影响，为未来人类在太空的长期居住和探索提供重要的科学依据。“太空旅馆”长什么样？可以做些什么？一文了解。

 

生命生态实验柜的系统组成图

 

生命生态实验柜是用于开展以植物、动物等多类别生物个体为对象的微重力效应和空间辐射效应研究，以及空间生态生命支持系统基础研究，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物技术，研究受控生命生态支持系统的基础问题，发展小型模式生物个体为对象的复杂空间培养实验和技术。

 

“太空旅馆”主要包含多种“房型”，即不同功能的实验模块，分别由通用生物培养模块、小型受控生命生态实验模块、小型离心机实验模块、小型通用生物培养模块和专用实验装置（如亚磁果蝇培养模块、线虫实验组件），以及微生物检测模块、舱内辐射环境测量模块等公共检测类模块组成。

 

生命生态科学实验系统各模块

 

 

 

通用生物培养模块是生命生态实验柜的核心实验模块，它就像一个“生态房”，配置了设计精巧、功能全面的智能客房控制系统，能够实时调节温度、湿度、光照以及水和气体的组成，确保每名“旅客”获得舒适的居住体验。

 

通用生物培养模块

 

无论是需要特定光照周期的植株、幼苗，还是对温、湿度有特殊要求的果蝇、线虫或蚕等微小型动物，都能满足其生长需求。例如水稻曾在此居住120天，使我国在国际上首次完成了水稻“从种子到种子”全生命周期空间培养实验，为未来太空农业应用提供了科学依据。

 

微重力情况下水稻的生长发育情况组图

 

 

 

小型通用生物培养实验模块是为体型较小的微小生物量身定做的“迷你生态房”，配备了专门的实验组件，以满足不同实验需求。今年11月，将果蝇送入太空，首次利用亚磁果蝇培养模块开展了“空间亚磁果蝇生物效应及分子机制”实验，观察果蝇在亚磁复合微重力环境下的生物学效应，有望首次实现空间站内代际清晰的果蝇传代培养。

 

“空间亚磁果蝇生物效应及分子机制”实验

 

 

 

 

“太空旅馆”内，利用小型受控生命生态实验模块可建造“水族馆”，构建一个密闭水生生态系统（CAES），开展空间先进水生生态系统研究。该系统是集生物再生生命支持系统、气体控制和废物微生物处理系统于一体的前沿水生生物研究平台，实现了水生生态系统的高度自动化和智能化调控，为水生生物在各生命阶段、乃至全生命周期中的生存提供保障。

 

小型受控生命生态实验模块

 

今年4月，神舟十八号载人飞船搭载首位鱼类“旅客”——斑马鱼进入太空。在“斑马鱼-金鱼藻”组成的小型受控生命生态系统——CAES系统中，金鱼藻通过光合作用制造氧气，斑马鱼利用氧气进行呼吸，其排泄物反过来为金鱼藻提供营养，同时测控系统可通过温度、光照等外部条件对系统运行情况进行智能化精确调控。在43天的空间实验中，斑马鱼完成从生长发育到产卵等自然生命过程，创造了水生生态系统空间运行新纪录，大大地推进了我国的空间生态系统技术研究。

 

“斑马鱼-金鱼藻-微生物”小型受控生命生态系统

 

 

 

 

小型离心机实验模块包含重力环境和微重力环境培养单元各12个，在微重力环境下可实现1～2G的重力模拟，支持开展变重力生物学研究和微重力比对实验研究，它能够根据不同的实验需求调整离心力，从而模拟从微重力到地球重力的各种环境。

 

小型离心机实验模块

 

可以将它想象成一个多功能的“舞蹈室”，每个实验样品都是一位技艺高超的“舞者”。随着离心机的旋转，这些“舞者”会演绎不同的“舞步”。“舞蹈室”有两个不同的表演区域：一个区域能够模拟出接近地球重力的“地面”，让“舞者”感受到稳稳的托举，而另一个区域则能让“舞者”在空中自由漂浮起舞。科研人员根据这些不同的“舞姿”，可深入探究微重力对生命活动的影响，揭示生命在不同重力条件下的适应能力与变化情况。

 

 

微生物检测模块如同“太空旅馆”内配备的“健康管理中心”，具备监测、鉴定和分析生命生态实验柜内部微生物环境的功能，从而保障生命生态柜科学实验的顺利开展。现阶段，中国空间站能够实现在轨原位微生物检测，不仅为空间生命科学研究提供了独特的技术支持，也为未来太空探索和生态系统研究提供了宝贵的技术支持。

 

相信“太空旅馆”能帮助我们发掘更多生命科学的深层秘密，为未来人类在太空的长期驻留和探索搭建科研成果的平台。