中国太空科学实验成果丰硕 应用项目成果转化奇迹涌现

　　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，为我国开展高水平空间科学与应用研究提供了千载难逢的发展机遇，也将成为我国锚定2035年建成科技强国的重要创新驱动力。

　　目前，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、成果丰硕。截至2024年12月1日，已在轨实施181项科学与应用项目，上行近2吨科学物资，下行实验样品近百种，获取科学数据超过300TB。这些成果全面展示了我国在空间科技领域的能力水平和创新精神，同时也为后续空间科学研究取得突破性科学机理认知、加速成果转化和取得广阔应用效益总结了有益经验。

　　太空种粮不是梦

　　空间站微重力环境为揭示地球重力在植物生长发育中的作用本质提供了新的视角和途径。

　　早在2002年，中国科学院分子植物科学卓越创新中心课题组就开展了从空间细胞融合到模式植物全生命周期培养的系列实验。在中国空间站开展的“微重力下利用开花基因调控植物开花时间的分子途径”项目主要研究内容包括：分析比较微重力在植物开花过程中的作用；获取微重力调控植物开花的分子基础与关键基因的表达变化；解析长期空间微重力条件下，植物开花基因表达的调控网络机制在植物对空间环境适应性中的作用机理。实验中获得的数据不仅为深入解析植物通过调整开花时间，适应空间微重力的分子机理提供了全新的视角，也为利用相关的转录调控元件，人为控制空间植物的开花时间、培育具有较强空间环境适应能力的植物，提供了新的途径。

　　研究团队还完成了水稻“从种子到种子”的全生命周期空间培育，在国际上首次获得空间发育的水稻和再生稻新的种子资源，并在样品返回地面后实现了大田种植。如今，收获的稻种已繁育到第三代。

　　首次实现斑马鱼空间产卵

　　太空鱼类养殖不仅有助于研究空间环境对脊椎动物生长发育与行为的影响，还可以为未来太空生活提供更多可能性。

　　斑马鱼因基因与人类基因相似度高且体形小、繁殖快、发育周期短，被称为“水中小白鼠”。2024年4月至6月，空间先进水生命生态保护系统随神舟十八号飞船成功发射进入中国空间站，并安装在问天舱生命生态柜，开展空间实验，首次实现了斑马鱼空间产卵，并完成了斑马鱼在轨转运安装、3次取水样、1次鱼卵收集、1次更换鱼食、实验结束后样品灭活废弃等航天员操作。通过天地对比发现，斑马鱼在轨出现背腹面颠倒游泳、旋转运动、转圈等空间运动行为的异常现象。金鱼藻在实验期间有明显生长，生物量增加了1.5倍左右。

　　这批斑马鱼创下太空存活43天的世界纪录，这也是中国空间站第一次迎来水生动物。这次实验创造了国际上迄今水生命生态保护系统空间运行的最长时间，实现了我国在空间培养脊椎动物的突破，并解析空间环境对脊椎动物生长发育与行为的影响，为空间密闭生态系统物质循环研究提供理论支撑。

　　防治肌肉萎缩等“太空病”

　　航天失重会对人体产生诸多的生理影响，骨骼肌的衰退是太空微重力环境下重要的生理变化之一。因此，保障长期飞行中航天员的健康、开展航天医学研究十分重要。

　　基于中国空间站的“生物技术实验柜”和“手套箱及低温存储柜”功能，中国科学院上海营养与健康研究所和上海技术物理研究所合作，实现了小鼠骨骼肌细胞的在轨培养和分化，观察到细胞融合和肌管形成等现象，研究了空间微重力对骨骼肌细胞的影响，重点关注了细胞的生长、分化等情况。

　　科研人员在国际上首次利用骨骼肌细胞自噬荧光报告系统，通过天地比对分析，发现了空间微重力环境影响骨骼肌细胞自噬的规律。利用高通量测序获得空间骨骼肌细胞基因表达图谱，发现空间微重力环境通过影响自噬导致肌萎缩的可能机制及潜在分子靶标。这不仅有望帮助航天员维持肌肉量，也将为肌少症患者寻找新的治疗方法，研究成果可推广应用于地面的肌少症患者及长期卧床病人。

　　半导体性能在“天宫”优化

　　铟硒半导体不仅具有传统半导体材料优化物理性能，还可像金属一样塑性变形和机械加工。但铟硒晶体缺陷密度极高，严重影响半导体器件性能和材料应用。空间微重力环境下产生的“非接触效应”和稳定的固液界面可解决这一难题。在空间站微重力条件下，晶体材料和石英坩埚之间可以形成间隙，避免熔体和容器直接接触，进而消除应力对材料生长的影响。上海硅酸盐所负责研制了材料领域的两个装置——无容器科学实验柜和高温材料科学实验柜核心实验模块。历经70小时，在空间站高温材料实验柜中，研究团队顺利完成铟硒半导体晶体生长实验，获得完整的晶体样品。在我国空间站高温材料实验柜地面镜像系统，研究团队开展了铟硒样品的地面匹配实验，研究了晶体生长温度、晶体生长速率、温度梯度等对晶体生长的影响。

　　研究团队发现，在微重力条件下，空间晶体的位错密度比地面下降了几十倍，甚至在生长初期存在近零位错区域。如果可以攻克铟硒半导体缺陷密度极高的瓶颈，它将有望制成世界上速度最快、能耗最低的晶体管。微重力环境中，晶体缺陷密度大幅降低、结晶质量更好、晶体管器件性能提升，这些现象将为在地面突破铟硒半导体关键制备技术提供重要支撑。

　　（市老科协 供稿）