來自國際空間站的科學實驗

◎文 張寧

6月12日，中國載人航天工程辦公室與聯合國外空司在奧地利維也納共同召開發布會，宣布了聯合國／中國圍繞中國空間站開展空間科學實驗的第一批項目。這些項目來自德國、印度、俄羅斯、肯尼亞等17個國家的23個機構，包括政府機構和私營實體等。涉及的領域包括空間天文學、微重力流體物理與燃燒科學、地球科學、應用新技術、空間生命科學與生物技術等。這些項目的入選，標志著中國空間站國際合作進入新階段。

目前，中國空間站研制建設工作正在有序開展，計劃于2022年前后建成并投入使用，可同時容納3名航天員。建設中的中國空間站體量并不大，但是“五臟俱全”。空間站內有16個科學實驗柜，可用于開展航天醫學、空間生命科學等實驗。中國空間站的“壽命”預計有10年，在這期間來自全球的科學家都將有機會“上天”做實驗。

中國空間站的科學實驗令人期待，那么，近期國際空間站上都進行了哪些科學實驗呢？

在社交媒體時代，我們的新體驗通常會被記錄下來。在地球上，我們的相機膠卷被周末出游、社交活動以及與家人共度的時光填滿。但是想象一下，如果你在太空生活和工作，可能會拍多少張照片？

圓頂艙是航天員在國際空間站最喜歡待著的地方，因為從這里看出去，可以看到地球美妙的景色。6月24日，在返回地球的前兩周，航天員安妮·麥克萊恩、大衛·圣雅克和俄羅斯航天員奧列格·科諾年科利用一切機會捕捉地球上壯觀的景象。

這些照片令人嘆為觀止，但你可能沒有意識到它們在保護地球—這一由歐洲發起的“夜間城市”公民地圖繪制項目旨在通過號召市民對航天員拍攝的照片進行分類、定位和地理參照，從而繪制出首張真正的地球夜間彩色地圖（地球夜間燈光地圖）。迄今為止，已有17000多名市民參與了這項工作。

城市燈光不僅會擾亂夜行動物的生活，還會影響人類。夜行動物會因為明亮的城市燈光而迷失方向，行為和生理會發生變化。睡前過多的人造光會降低褪黑激素的分泌，而褪黑激素是一種與睡眠有關的激素。褪黑激素的抑制會對我們的健康產生負面影響，包括乳腺癌和前列腺癌。同時，路燈也占據了國家能源消耗的很大一部分。

除了歐洲航天局羅塞塔衛星拍攝的幾張合成圖像，國際空間站航天員拍攝的地球夜間照片，稱得上同類型圖片中僅有可供公眾免費使用的彩色照片。美國國家航空航天局（以下簡稱NASA）擁有一個公共數據庫，里面有自2003年以來由航天員拍攝的130多萬張彩色照片。研究人員目前正在使用這些夜間照片，利用一種名為“合成光度測定”的數學技術來評估人造光對環境的影響。

“合成光度測定”使研究人員能夠識別航天員在不同光線條件和相機設置下拍攝的夜間圖像光源。研究結果提供了路燈顏色和亮度如何抑制褪黑激素產生或阻礙觀星的精確信息。

食物、液體和抗氧化劑實驗

近期，NASA航天員克里斯蒂娜·科赫進行了多次流體實驗，從而更深入地了解液體在失重狀態下的行為。這些實驗的目的是針對上次實驗遇到的異常情況，對流體實驗系統進行重新測試，并觀察插入不同碎波器系統的兩個新儲罐中的流體行為。

了解液體在太空中運動的基本物理原理，不僅能提高航天器燃料的經濟性，還能增進我們對地球洋流和氣候的全局性了解。

如果我們要在太空中飛得更遠，停留更久，在太空中生成可供我們自己持續享用的食物和氧氣將是非常重要的。在此期間，航天員為德國航空航天中心的DLR光生物反應器實驗提供了協助，完成了將二氧化碳轉化為氧氣和可食用藻類實驗的第一次藻類采樣。

本次實驗選用的小球藻為單細胞球形藻類，可在泵浦循環中培養，利用二氧化碳和水生產氧氣和可食用生物質。它需要有持續的營養物質供應來支持生長，同時也需要光照。

最近國際空間站科學實驗的另一個亮點，是將納米抗氧化劑容器轉移到SpaceX的Dragon CRS—17航天器上，該航天器已于6月3日返回地球。通過這項實驗，研究人員力圖找到刺激細胞對抗肌肉萎縮、心力衰竭、糖尿病或帕金森癥的新方法。從基因層面來看，科學家們希望能找到解決長時間停留在地球軌道和深空產生的人體負面問題方案。

科學研究是航天員在太空工作的重中之重，2022年左右，中國空間站“天宮”即將建成，相信在那里將誕生更多對人類有用的科學成果！