揭嫦娥四号生物实验:用两年选物种 曾考虑乌龟

揭嫦娥四号生物实验:用两年选物种 曾考虑乌龟
2019年02月27日 10:08 新浪科技综合
①月面示意图。 ②手绘嫦娥四号生物科普实验载荷示意图。①月面示意图。 ②手绘嫦娥四号生物科普实验载荷示意图。

  来源:人民日报海外版

  ?#34385;?#27839;着椭圆形轨道,运行?#20004;?#22320;点附近时就会让人们觉得格外大而明亮,被称为“超级月亮”。近日,适逢“超级月亮”当空,全球各地对其关注度显著上升。而对很多中国人来说,抬头仰望那轮“超级月亮”时除了欣赏赞叹之外,还有发自心底?#37027;?#25346;。因为就在那皎洁的明月之上,我们的嫦娥四号正在那里,经受着月夜超低温的严酷考验。

  月面环境是可怕的,白天最高温度高近130摄氏度,最低则低于零下180摄氏度,无疑是生命的禁区。然而,嫦娥四号自月背软着?#25581;?#26469;不仅顽强地“生存”下来,而?#39029;?#21151;进行了一系列科学探测活动,其中包括进行了月面生物科普实验,在那个绝世寂寥的天地间生长出第一片绿叶,创造了人类?#34385;?#25506;测的历史。

  近日,嫦娥四号生物科普实验载荷的总设计师、教育部深空探测联合研究?#34892;?#21103;主任谢更新接受了本报专访,揭秘了本次实验背后鲜为人知的?#36866;隆?/p>

  ①旨在激发探索热情和环保意识

  嫦娥四号生物科普实验最早可追溯到2016年。彼时,国防科工局、教育部、中国科学院等联合开展?#34385;?#25506;测载荷创意设?#26222;?#38598;活动。重庆大学联合教育部深空探测联合研究?#34892;?#25552;出的“月面微型生态系统”设计方案从征集活动的众多方案中?#24310;?#32780;出,成为嫦娥四号搭载项目的中选方?#28014;?/p>

  该研究?#34892;?#25346;靠重庆大学,依托重庆大学的科研?#25945;ǎ?#24320;展深空探测领域研究。作为联合研究?#34892;?#26680;心成员之一,谢更新参与了征集活动,并在方案设计中起?#25945;?#27530;重要作用,他后来也因此被选拔为嫦娥四号生物科普实验载荷总设计师。

  对载荷设计创意,谢更新回忆说:“时任联合研究?#34892;?#20027;任钟志华鼓励我们开拓思路,设计的实验要既能推动学科发展,又能引起大众关注宇宙的热情?#22270;?#21457;保护环境的意识。”我们设计团队据此进行头脑风暴,最终拿出了别具一格的月面生物实验的方?#28014;!?/p>

  在生物科普实验载?#19978;?#30446;的准备过程中,载?#36175;?#38431;遇到各种问题。他们凭借着航天精神,在实验物种筛选、罐体工程设计、地面验证试验等方面,逐项解决问题。

谢更新手捧嫦娥四号生物科普实验载荷留影。谢更新手捧嫦娥四号生物科普实验载荷留影。

  ②“我们还考虑过搭载乌龟!”

  嫦娥四号生物科普实验载荷搭载了棉花种子、油菜种子、酵母和果蝇卵等。虽然种类并不多,但是把这几类从众多生物物种中选择出来并不容易。谢更新介绍说,课题组为此花费了两年时间,囿于各种因素的限制,期间,选取的物种更换了多次。

  ?#19979;?#26366;入选为本次实验对象。谢更新解释说,理由有两条:一是人们对其熟识程度高。蚕可谓家喻户晓,很多人可能还有养蚕经历。与之相比,人们对果蝇或者酵母就显得陌生。选?#32454;欣?#20110;更好地做科普工作。二是文化内涵丰富。中国自古以来就?#36816;?#32504;文明天下,古丝绸之路大大促进了东西方交往,今天的“一带一路?#32972;?#35758;也源于此。此外,蚕吐丝、结茧、破茧成蝶象征着中华民族实现蝶变。然而,遗憾的是,由于客观条件限制,载荷不具备蚕从破卵到成蝶的周期保障能力,?#19979;?#36873;项被?#28909;?#28040;了。

  谢更新透露,开始阶段,工程约束?#22278;?#26159;很大,课题组思路很开放,甚至考虑过搭载乌龟,寓意其与玉兔二号赛跑,彰显中国文化色彩。但是由于尺寸、活动空间、氧气的制约,乌龟也被放弃了。

  实验科普团队最终确定围?#36843;?#22823;目标进行物种选择。一是具有生物实验意义,二是达到科普知识的目的,三是向世界展示中国重大工程技术能力?#36864;健?#26368;终入选的是“棉花种子、油菜种子、拟南芥种子、马铃薯、酵母和果蝇?#36873;薄?/p>

  ③多方面多学科通力合作

  嫦娥四号生物科普实验载荷汇聚了众多部门科研人员的智慧,参与其中的,除了深空探测联合研究?#34892;?#23454;验团队、重庆大学的相关人员之外,还包括来自湖南大学、?#26412;?#33322;空航天大学、哈尔滨工业大学、中国航天科技集团等高校团队?#25512;笠低?#38431;,领域涉及机械、控制、环境、生物、光学、能源等。

  “生物科普实验不仅是项研究,而且是工程项目。要实现工程化,必须要凝聚几个核心团队。”谢更新教授表示。各专?#20302;?#38431;分工合作,做好自己?#26800;?#30340;工作。例如,位于山东省烟台市的航天513所,在实验载荷的整机工程化做出了重要贡献。该所负责控制分系统中控?#39057;?#36335;硬件研制、软件编程、整机装配及焊装、热控实施和部分环境试验。接到任务后,513所迅速整合所内外资源,组织经验丰富的技术骨干,开展产品研制。这也是该所继神舟九号之后再一次在太空生物实验领域的重要实践。

  大工程更要出?#23500;睢?#23454;验科普团队在?#38468;?#19978;下足了功夫。在载荷生物的采光方案上,谢更新说:“当时在载荷上有两种方案,一种是使用白炽灯光,这种技术已经很成熟了;第二种是采用自?#36824;猓?#20294;是没有现成的方?#28014;?#25105;们考虑到这次载荷不仅仅只是想做一个太空生物研究而?#36873;?#26368;重要的是向大众普及生物学知识,比如说在月面的光合作用。所以在载荷上,我们花费了大量的时间和精力采用了特殊的装置,?#28304;?#21040;使用月面太阳自?#36824;?#30340;目的,虽然难度大大增加,但意义更大。”

  ④丰富成果与国际社会共享

  嫦娥四号登陆?#34385;?#32972;面是人类第一次,没有详细历史数据可参考,也无经验可借鉴。对于实验载荷来说也是如此,团?#21448;?#33021;对月背环境进行分析预测,难免?#24418;?#24046;。为尽可能适应软着陆后月背地面温度,实验团队选择?#22235;?#20302;温的和耐高温的6类生物。此举被证明是非常有远见的。传回的数据显示,软着陆时,载荷内温度达30多摄氏度,而此前预测的温度是20摄氏度。喜温耐热的棉花种子顺利完成了高温下发芽生长的过程,摘下了“?#34385;?#31532;一片嫩芽”的桂冠。

  受重量3千?#35828;脑?#26463;,载荷还需要包括罐体、水、?#23525;?#31561;必需品,所能?#24615;?#30340;资源非常有限。对实验载荷的图像捕捉只能通过两部傻瓜相机传回的照片来实现。特殊的环境对相机在抗辐射、抗高低温、抗震动、真空等方面提出了异常?#37327;?#30340;要求,使得其功能尽可能简单,比如没有调焦等功能,也不能移动。

  谢更新透露说:“专家在分析两部傻瓜相机拍摄传回的照片时,高度怀疑其他种?#21491;?#21457;芽了,果蝇卵?#37096;?#33021;发育孵化了。但是图片中只有棉花发芽是非常清楚的,所以经过审慎考虑,我们只对外公?#26082;?#35748;了棉花种子发芽。虽然略有遗憾,但是载?#36175;?#38431;仍然收获颇丰。”

  谢更新说,实验载?#36175;?#38431;向公众发布了数张实验图片,还有近400张正用于科学研究,揭示种子在微重力、高辐射、高真空、高温差的特殊环境下,生长发芽的特点。

  “当然,这些数据是开放的,?#38431;?#22806;国同行合作研究,为人类更好认识和利用?#34385;?#29615;境创造条件。目前,?#35775;馈?#20013;国都有建设?#34385;?#22522;地的规划,其中必然涉及生物活动。这次实验是一次重要的数据和经验技术的积累,为未来?#34385;?#22522;地的建设奠定研究基础。”谢更新最后表示。(赖 杰)

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