开启首次太空飞行，载荷专家在“天宫”究竟干些啥
神舟十六号航天员景海鹏(中)、朱(右)和桂。
Tai 空实验项目的遴选主要围绕国内外前沿热点和重大需求进行科学项目的论证和遴选。比如空之间的生命科学领域，科学家规划相应的研究课题和实验项目，在空之间的生命孵化、合成生物制造与制药、复杂生态系统等方向开展空实验。
吕聪敏空，应用系统副总设计师，中国科学院空，应用工程与技术中心研究员。
5月30日，神舟十六号载人飞船在酒泉卫星发射中心成功发射。神舟十六号航天员乘组首次包括“航天飞行员、航天工程师和载荷专家”三类航天员，也是中国航天工程师和载荷专家的首次太空飞行。同时，与神舟十六号载人飞船一起飞行的，还有五个用于生命科学实验的实验材料。这些实验材料重约23.6千克，体积约95升，包括六个定制包。
为什么要在Tai 空开展生命科学实验？空星际应用系统副总设计师、中国科学院空星际应用工程与技术中心研究员吕聪敏解释说:“生命是最复杂的物质存在形式之一。在微重力、宇宙辐射和磁场变化空之间的独特条件下，是深入探索生命现象本质和实现长期生存的重要途径。
线虫和拟南芥成为了Tai 空的“常客”。
继神舟十五号载人飞行任务启动后，随着神舟十六号乘员的到来空站第三舱科学实验柜将再次迎来线虫实验。在“辐射暴露致线虫发育过程中DNA损伤修复和细胞凋亡的研究空”实验项目中，一个装载了四种线虫的线虫芯片实验箱被带到了台湾空。
研究人员将利用全自动微流控系统观察线虫的在轨发育和损伤效应，分析长期辐射暴露对DNA损伤修复和生殖细胞凋亡的影响。预计这一实验将有助于揭示空之间长期在轨生物抵御辐射损伤的机制。
线虫也是“辐射损伤评估的科学与应用关键技术空”实验项目中的“主角”。吕聪敏介绍，本次实验的主要科学目标是挖掘空间辐射损伤评估和风险预警的生物标志物，分析空间辐射损伤的质量因子，构建空间辐射损伤评估模型，为开发具有自主知识产权的空间辐射健康风险评估系统提供重要技术支撑。
同时，在“微重力环境对细胞间相互作用和细胞生长影响的生物力学研究”实验项目中，向空站上传了6个生物力学样本单元，其中2个加载了肝细胞，4个加载了肝细胞/内皮细胞。“本实验的目的是了解微重力下肝组织细胞的生物力学特性和力学-生物耦合过程，以及重力变化对细胞生命活动的规律；发展生物力学空细胞-组织动态培养新实验技术。”吕聪敏说。
生物实验的“常驻嘉宾”、科学家们最喜欢的模式植物拟南芥也随着神舟十六号再次飞往Tai 空。利用野生型、三个突变体和转基因拟南芥，研究人员将在空之间开展微重力环境下植物细胞结构和功能调控的分子网络研究，揭示植物对微重力环境感受的信号转导机制和调控网络。
此外，还有一个“蛋白质和核酸共起源及密码子起源的分子进化研究”实验项目，包含了核酸的八个实验单位，也随神舟十六号飞向了Taitai 空。该实验将在国际上首次结合氨基酸、核苷酸和磷，探索密码子的起源；研究重力效应对密码子起源的影响；考察重力效应与生命进化的关系；为生命化学起源理论体系和寻找地外生命宜居星球提供了重要的科学依据。
吕聪敏说空科学与应用工程涉及的领域很多，有效载荷的特点也不一样。神十六集团载荷专家深度参与这些在轨实验，可以大大提高在轨科学实验的效率，简化科学实验装置的设计，充分发挥人的独立判断、决策和处理能力。
该实验侧重于热点和主要需求。
那么相对于神舟十五号上的Tai 空实验，神舟十六号上的Tai 空实验有什么特点呢？
“神舟十五号和神舟十六号上的Tai 空实验项目主要是生命科学实验，都是利用空之间的微重力和辐射条件开展实验。每次任务科学项目的安排，主要是根据飞船的上行资源条件、下行资源和科学项目的准备情况。”吕聪敏解释道。
同时，吕聪敏强调空之间的大部分生命科学实验项目都需要从发射场准备、装载、整合样品，并安装在发射前段，以保持生物样品的活性，最大限度地减少地面重力条件对实验结果的影响。
为什么要在Tai 空进行科学实验？Tai 空有哪些实验，是哪些因素决定的？“实验项目的选择主要围绕国内外前沿热点和重大需求，进行科学项目的论证和选择。”吕聪敏说，比如在生命科学领域，科学家面对生命孵化、合成生物制造与制药、复杂生态系统等国际前沿和人民健康需求，规划相应的研究课题和实验项目，开展too 空实验。
在微重力物理科学领域，面向活性软物质、重要应用新材料制备、复杂等离子体、超临界燃烧、国家重要需求等前沿领域，应用系统空之间规划了包括流体物理与热物理、燃烧科学、材料科学、基础物理等在内的重点研究方向。
在空期间的天文与地球科学领域，应用系统将计划在空期间开展长期观测和科学数据处理，针对暗物质、宇宙射线起源、太阳系行星起源与演化等国际公认的重大科学问题。
此外，空之间的应用系统还针对空之间新原材料、关键部件自主控制、在轨制造建造等支撑未来任务实施的关键技术，通过空之间研究领域新技术的应用来规划研究课题。
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《天梦》中的“聚宝阁”
我国空站间工程航天技术试验是空站间应用任务的重要领域。作为该领域的总体研发单位，航天科技集团五院为空站间蒙恬实验舱配备了空间基础试验柜，将有力推动我国航天技术试验取得新成果。
据航天科技集团五院专家介绍，空间基础试验柜在轨以来，已成功进行了在轨功能试验和部分载荷在轨试验，目前产品状态良好。
航天基础测试机柜的结构分系统为平台设备提供了紧凑的布局空室，在轨测试空室由于测试载荷不同，要求必然多样化。兼顾用户需求，模块化设计是解决多样化需求，规范加载接口的最佳途径。结构机构分系统可提供13种试验空室，可根据用户需求，基于最小的I型载荷单元，适应不同形式的多型载荷单元组合安装，实现载荷单元在轨自由匹配，最大限度满足试验需求。
机柜作为测试平台，为每个测试载荷提供标准的机械、电气、热、信息支持条件。负载测试会产生热量，这需要热控制子系统来管理负载的环境温度。热控子系统通过各种手段为每个负荷提供全方位的服务。如果把空间基础试验柜比作一座建筑，热控子系统就是建筑的“环境管家”，包括通风子系统、液冷子系统和真空空子系统。
信息管理子系统是整个机柜的信息控制中枢，通过它构建的“神经系统”控制着机柜的正常运行和在轨测试载荷。信息管理子系统使用的光纤通信链路是机柜与外部空应用系统之间唯一的数据传输通道，可谓是实现柜体对外通信的“第一网关”，承担着机柜内数据交换和封装、上行指令数据处理和分发等重任。试验载荷在轨获得的有价值的试验数据，全部用于“连接天地”。
信息管理子系统还配备了综合管理设备，不仅用于实现机柜内四个负载和机柜内热控产品的分配和控制功能，还肩负着采集各负载实时遥测和下载转发负载指令的重任。
同时，通过信息管理子系统配置的无线收发设备，可以支持无线终端的快速接入，保证舱内高速无线网络的覆盖。针对大容量有效载荷数据的在轨存储，设计了一种简单易懂的文件存储架构，为有效载荷数据的存储和回放提供可靠的技术支持。
责任编辑：张珺图片编辑：金洁