【文/ 觀察者網(wǎng)專欄作者 譚驍天】

4月20日傍晚，隨著長征七號遙二火箭的成功發(fā)射，天舟一號貨運飛船也準(zhǔn)確進入了與天宮二號共面的對接軌道。作為我國第一艘專門用于空間站/空間實驗室上行運輸?shù)呢涍\飛船，大家都親切地稱呼天舟一號為“給天宮送貨的快遞小哥”。但很遺憾的是，由于天宮二號空間實驗室目前正處于無人值守狀態(tài)，此次“天舟快遞”上搭載的貨物，除了推進劑以外，都不會有人簽收。

天舟一號采用了全封閉構(gòu)型的貨倉

基于中國航天一貫的艱苦樸素精神和發(fā)掘任務(wù)潛力的能力，天舟貨運飛船高達6.5噸的上行運載能力當(dāng)然不會因為沒人收貨而被浪費掉。

根據(jù)相關(guān)報道，天舟一號上共搭載了涉及空間環(huán)境探測、力學(xué)環(huán)境測量、生命科學(xué)實驗這三個大方面的四十個實驗設(shè)備。在預(yù)計為時三個月的在軌期間，這四十個設(shè)備將開展十三項各方面科學(xué)實驗。尤其值得一提的是，由于天舟一號的貨倉采用了全封閉的設(shè)計，具備載人級別的環(huán)境控制能力，它非常適合被用于開展常壓微重力條件下的空間生物學(xué)實驗。

蘇聯(lián)早期的生物衛(wèi)星

說起空間生命科學(xué)研究，我國只能算是個新秀。

為了探尋空間極端環(huán)境，尤其是失重及宇宙射線對高級生命活動的影響，早在20世紀(jì)五十年代后期，蘇聯(lián)和美國就相繼發(fā)射了數(shù)枚搭載了大鼠、狗、猴子等哺乳動物的生物衛(wèi)星。而在載人航天技術(shù)相對完善后的七八十年代，美國和蘇聯(lián)又相繼在各自的載人飛船和空間站內(nèi)（如美國阿波羅飛船，天空實驗室，蘇聯(lián)禮炮和和平號空間站）進行過多種較為復(fù)雜的空間生命科學(xué)實驗。

90年代初期，我國也曾經(jīng)利用尖兵系列返回式衛(wèi)星進行過哺乳動物太空生存實驗，但受限于當(dāng)時的技術(shù)水平，這項實驗最終以失敗告終。

但即便是美蘇兩大航天強國，受困于自動化生物實驗系統(tǒng)、小型化檢測設(shè)備的匱乏和大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)難度，在這一階段內(nèi)的空間生命科學(xué)研究也只能以細胞或組織的靜態(tài)培養(yǎng)為主，而且實驗數(shù)據(jù)的采集高度依賴于載人飛船和返回式衛(wèi)星的載貨下行能力。很不幸的是，飛行器的再入過程又往往伴隨著超重、高溫和劇烈擾動。這些干擾性因素都降低了實驗樣本表現(xiàn)的可靠性，也使得這一階段的空間生命科學(xué)實驗很難提升到能和地面實驗相提并論的水平。

隨著國際空間站的逐步建成，這樣的尷尬局面很快有了改觀。相比之前的禮炮和天空實驗室，國際空間站不僅空間充足，而且在設(shè)計時就已經(jīng)考慮到了較為復(fù)雜生物實驗裝置的安裝位置。這些特質(zhì)使國際空間站成為了迄今為止獨步天下的空間生物實驗平臺。其中最典型，也是最出名的，就是下圖中的微重力科學(xué)手套箱。

宇航員在微重力手套箱中進行實驗操作

這樣的設(shè)計不僅簡化了箱內(nèi)實驗載荷的替換程序，也從物理上隔絕了可能存在污染源的試驗區(qū)和箱外相對潔凈的生活區(qū)，更讓航天員實際參與進這些微重力實驗成為可能。

有人參與的空間生物實驗相配套的實驗輔助設(shè)備，在這一階段也出現(xiàn)了迅猛發(fā)展。目前美國航天局及相關(guān)實驗室已經(jīng)開發(fā)出了失重環(huán)境專用的移液槍、加樣器、除泡器、PCR（DNA擴增）儀以及可便攜的熒光檢測設(shè)備（如下圖所示）。利用這些技術(shù)，科研人員完全可以在國際空間站中進行簡單的分子生物學(xué)實驗，這對于檢測生物體在空間生存過程中的基因變異尤其重要。

國際空間站使用的生物實驗器材

與此同時，地面上的生物傳感系統(tǒng)也在進行著革命性的發(fā)展。尤其是近15年來，各種可編程的生物微流控系統(tǒng)層出不窮。由于這些微流控芯片中有很大一部分是由液泵或電機驅(qū)動，并不完全依賴地表重力，它們的出現(xiàn)也從側(cè)面推進了空間生命科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。

國際空間站上搭載的一個不是很典型的微流生物反應(yīng)器

相對美俄英法等國際空間站項目的參與國而言，中國的空間生物學(xué)研究則長期停留在如空間育種這樣隨機性相對較高且科研價值較低的領(lǐng)域。這一方面是由于我國載人航天項目起步較晚，對人員長期空間駐留相關(guān)的生物研究顯得并不十分緊迫，另一方面也是由于我國航天界曾長期處于運力有限的狀態(tài)，并不十分充裕的火箭運力要優(yōu)先滿足國防等高新技術(shù)試驗任務(wù)。