水稻抽穗、擬南芥開花……“太空作物”現身“天宮課堂”
文 | 《中國科學報》記者 高雅麗
除了已經入腹的“太空生菜”，空間站問天實驗艙裡種的水稻、擬南芥怎麼樣了？
10月12日下午開講的“天宮課堂”第三課上，神舟十四號飛行乘組3名新晉“太空教師”陳冬、劉洋、蔡旭哲為廣大青少年帶來了一場精彩的太空科普課，其間向大家展示了這些“太空作物”的生長情況。
“作為我國空間站的首個實驗艙，問天實驗艙擁有強大的空間科學實驗能力，目前所有的科學實驗櫃和實驗裝置工作狀態執行良好，後續還會與夢天實驗艙共同配合，開展更多的科學實驗。”中科院空間應用工程與技術中心副研究員、科學實驗櫃總體副主任設計師郭林告訴《中國科學報》。
揭秘“問天”新教室
在太空授課一開始，航天員陳冬先帶領觀眾探秘“新教室”——問天實驗艙。
這裡有可以“縱向睡覺”的睡眠區，還有裝備了太空廚房裝置的生活區、從天和核心艙轉移過來的“太空腳踏車”，以及生命生態實驗櫃、生物技術實驗櫃、科學手套箱與低溫儲存櫃、變重力科學實驗櫃等4臺科學實驗櫃，每臺科學實驗櫃支援開展單學科或多學科交叉的空間科學實驗。
“天宮課堂”上，依託科學手套箱與低溫儲存櫃，陳冬戴上中國空間站裡首個混合現實MR眼鏡，進行了擬南芥的手套箱剪株操作。
擬南芥實驗單元的種植面板上有6個種植孔，裡面分別是不同開花期的擬南芥，其中5、6號種植孔裡的擬南芥已經開花。
陳冬拿起小剪刀輕輕把植株剪掉，然後把它們放到特定的瓶子中，樣品就採集完成了。後續，這些樣品將被放進-80℃的低溫儲存區，由航天員帶回地面。
據介紹，科學手套箱為科學實驗提供了一個密閉、潔淨的操作空間，讓科學實驗更加便捷可控。科學手套箱的下方是低溫儲存裝置，相當於實驗樣本的“太空冰箱”，可以提供包括-80℃、-20℃、+4℃的溫度儲存條件，滿足不同實驗樣本的低溫儲存需求。未來，科學手套箱中還會安裝一臺靈巧的機械臂和一套顯微作業系統，可以自動完成0。5微米級精度的實驗操作。
此外，問天實驗艙還有一個輻射計量裝置，可以測量艙內輻射水平，幫助航天員更好地監控艙內環境。
水稻抽穗進入種子成熟期
課堂上，劉洋開啟生命生態實驗櫃，取出了正在生長的水稻植株。透過玻璃盒子可以看到，經過70多天的生長，高稈水稻和矮稈水稻已經抽穗，進入了種子成熟期。
7月29日完成在軌第一次營養液加註後，種子們開始了新一輪的生命旅程。這次的生命科學實驗專案，有望在國際上首次完成空間微重力條件下水稻從“種子到種子”的全生命週期培養實驗，並獲得水稻培養的關鍵環境引數。
劉洋還在課堂上提到了一個細節，“太空中的水稻葉尖出現小水滴，會越變越大，甚至連成片。這種水稻的‘吐水’現象，在微重力環境中更容易觀察到。”
“在種子上天之前，我們就預想到了這樣的‘吐水’情況，所以設計了智慧水分回收系統，每天工作16個小時，基本可以實現水分的動態平衡。”生命科學實驗專案負責人、中科院分子植物科學卓越創新中心研究員鄭慧瓊說。
在問天實驗艙內的植株茁壯生長時，地面對照實驗也在同步進行，鄭慧瓊提到了二者最明顯的區別是“在微重力環境下，天上植物的株型不是很整齊，有的長歪了，有的躺平了，不能完全整齊朝一個方向生長，另外擬南芥生長明顯變慢”。
9月21日，航天員採集了部分水稻樣品，10月12日採集了擬南芥部分樣品，並將其在軌冷凍保存於低溫儲存櫃中，後續將隨航天員返回地面進行分析。
“這將是人類第一次收到來自太空的水稻種子，我們想找到微重力引起的種子基因表達變化，探索作物在太空環境中高效生產所需要的條件和技術途徑，篩選和建立適合太空生產的農作物新品種，從而建立以植物為基礎的空間生物再生生命支援系統，最終實現人類長期探索太空的目標。”鄭慧瓊說。
更多科學實驗將展開
後續，問天實驗艙還會迎來更多豐富的科學實驗專案。郭林表示，生命生態實驗櫃中將打造一個由魚、微生物、藻組成的小型密閉生態系統，實現系統內物質和氣體的平衡及長期穩定執行。
變重力科學實驗櫃可以在空間站為科學實驗提供長期穩定的0。01g~2g高精度模擬的重力環境，支援開展流體相關的科學實驗。
10月9日，空間站夢天實驗艙按計劃完成了推進劑加註。早在9月30日，問天實驗艙透過轉位機構，與天和核心艙由“一”字構型轉變為兩艙“L”構型，在軌等待夢天實驗艙發射。
據郭林介紹，夢天實驗艙將部署8個“中科院製造”科學實驗櫃，包括流體物理實驗櫃、兩相系統實驗櫃、燃燒科學實驗櫃、高溫材料科學實驗櫃、超冷原子物理實驗櫃、高精度時頻實驗櫃主櫃、高精度時頻實驗櫃副櫃和線上維修裝調操作櫃。
“高精度時頻實驗櫃中將建立世界上第一套由氫鍾、銣鍾、光鍾組成的空間冷原子鐘組，該裝置可以實現50億年誤差1秒的高精度時間測量。”郭林說。
【來源：中國科學報】
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