图说：中科院上海技物所研制的生命生态科学实验系统（柜）和生物技术科学实验系统（柜） 来源/中科院空间应用工程与技术中心
北京时间今天14时22分，搭载问天实验舱的长征五号B遥三运载火箭，在海南文昌航天发射场腾空而起，发射取得圆满成功。问天实验舱主要面向空间生命科学研究，着力于推动生命生态、生物技术以及变重力科学等重大前沿科技的突破。
中国科学院上海技术物理研究所研制的生命生态科学实验系统（柜）和生物技术科学实验系统（柜）是问天实验舱装备的25台科学实验柜“之二”，能够支持开展多种类植物、动物、微生物等在空间条件下的生长、发育、遗传、衰老等响应机理研究，以及密闭生态系统的实验研究等。
图说：问天实验舱生命生态与生物技术实验系统试验队员在文昌航天发射场
实验柜各有妙用
两个实验柜，名字听着相近，那它们将为宇航员和地面的科学家提供哪些帮助呢？
“生命生态实验柜科学系统将开展以植物类生物样品为目标的微重力效应研究、空间受控生命生态保障系统研究等。”上海技物所空间生命科学仪器研制团队负责人、生物技术科学实验系统主任设计师张涛研究员介绍。
图说：生命生态科学实验系统
图说：生命生态科学实验系统各模块组图
生命生态科学实验柜主要包括了通用生物培养模块、微生物检测模块等。在生命生态科学实验系统里，温度、湿度、光照、液体及气体组分等采用各模块独立控制的方式。
而生物技术科学实验柜通过可见光、荧光、显微成像等多种在线检测手段，将支持分子、细胞、组织等多层次生物实验研究。“生物技术实验柜在技术层面上与国际空间站同类实验柜相比具有实验适用范围宽、原位检测方法多、生命支持条件全等特点；与此同时，资源消耗小。”生物技术科学实验系统副主任设计师刘方武表示。
图说：生物技术科学实验系统
据介绍，细胞组织实验模块是生物技术科学实验系统的核心实验模块，可同时支持72个培养单元开展实验，配合“迷你版”复合显微成像系统，可通过自动巡检、聚焦拍摄对实验样品进行实时在轨原位精细观察。
图说：细胞组织实验模块
在太空能养鱼，还能“做核酸”
在地球养鱼，需要水和氧气，而当鱼儿们在不久的将来作为问天实验舱的乘客，它们该如何欢快游弋？在生命生态实验柜里，小型通用生物培养模块将成为四五位“鱼乘客”的庇护所。
图说：“斑马鱼-水草-微生物”小型受控生命生态系统构建（地面模拟实验）
图说：拟南芥生长（地面模拟实验）
结构工程师田清介绍，小型通用生物培养模块通过构建以鱼类、植物和微生物为研究对象的多元空间水生系统，来开展基础性的生物学研究。在这一系统里，鱼儿是消费者，植物是生产者，而藻类就是分解者。
“培养模块提供喂食和营养液供给的‘服务’，藻类光合作用产生的氧气供鱼儿呼吸，鱼儿呼出的二氧化碳供藻类进行光合作用，鱼儿进食产生的粪便则提供了藻类生长的养料。”看着似乎并不复杂，但要知道，这套系统是密闭的，在地上都很难实现，更别提天上了。科研人员也是煞费苦心，氧气不够怎么办，准备紧急供氧系统；水浑了如何处理，水质置换系统能应急……当然，鱼卵是要带回地球研究的，这又是另一项复杂功能了。
在太空里，空间微生物可是看不见的威胁。刘方武介绍，国内外研究结果表明，微生物一方面会影响科学实验结果，甚至宇航员的身体健康；另一方面，生物降解类微生物会腐蚀仪器设备，影响飞船硬件的稳定性。为了排除微生物对科学实验的潜在威胁，宇航员就要经常为科学实验系统内表面和空气采样“做核酸”。“做核酸”的试剂耗材，“快递小哥”天舟三号已经带去了空间站。
图说：微生物检测模块
在太空“做核酸”，更加自动化！刘方武说，宇航员将采样器采集的样品手动加入生命生态实验柜微生物检测模块中的微流控芯片内，启动样品自动预处理和核酸扩增流程，通过荧光强度即可判断某微生物是否“阳了”。
航天员也能轻松应对
航天员并非日常就和瓶瓶罐罐打交道的生物学家，能应对这些复杂的实验系统吗？张涛给出了肯定的回答。
“实验柜包括多种工作模式：一种是实验系统有非常强的自动化实现能力，可以根据科学实验的需求自动化实现；一种是科学家可以通过地面指令上注来调整实验进程。”张涛解释，“需要宇航员手动操作的，是一些简单的动作，例如样品盒安装、实验单元的取出等等，宇航员都经过培训，也有详细手册可供参考。”
图说：上海技物所空间生命科学仪器研制团队
张涛说，空间生命科学仪器研制团队在实验柜的研发过程中，和领域内的科学家都保持着紧密联系，将他们的共性需求转化成仪器通用功能，将个性化需求在实验单元中实现。“为满足长期在轨实验需求，实验系统可通过部分组件更换和模块更换，以不断实现实验内容的更新和新技术、新科学目标的达成。”
新民晚报记者 郜阳
