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 人民网 >> 科教 >> 科技 >> 科学探索  2001年1月11日09:25   

中国航天报记者   李琇玮

    神舟二号飞船在太空飞行的几天中，将进行一系列的空间材料、空间天文和空
间生物等实验。在这艘飞船上装有空间晶体生长炉、空间生物培养箱、宇宙天体高
能辐射监测仪、大气密度探测器等实验设备，俨然一个太空实验室。

    火箭腾飞前几个小时，只见几位科学家捧着两个生物培养箱小心翼翼地为它们
穿上“棉袄”，送进了飞船的返回舱里。他们在干什么？原来神舟二号的太空之旅
还肩负着开展一系列空间科学及技术实验的神秘使命。

    神舟二号飞船的三个舱段的各个角落，几乎都安装了大大小小的科学实验设备
，返回舱有15件，轨道舱有12件，附加段竟有37件。由这64件第一次上天的仪器设
备组成的“军团”，组成了一个太空实验室。这些仪器设备各有各的用途。有进行
空间材料科学试验的多工位空间晶体生长炉和空间晶体生长观察装置；有进行空间
生命科学试验的空间蛋白质结晶装置和空间通用生物培养箱；有进行空间天文观测
的太阳和宇宙天体高能辐射监测仪，包括超软X射线、X射线和γ射线探测器；有进
行空间环境探测的大气成份、大气密度和固体径迹探测器；有有效载荷公用系统，
还有微重力测量仪等。

    科学家将通过这些设备进行材料科学、生命科学、空间天文、环境监测等试验
任务。这些任务以中国科学院为主，由全国50多个科研院所和大学承担。众多科学
家为此进行了数年的辛勤劳作。

    太空百变箱

    神舟二号飞船上装载了一台可制备多种晶体材料的“百变箱”——多工位空间
晶体生长炉。进行空间材料科学研究，是“神舟二号”的使命之一。由于太空真空
、失重的环境有利于高品质晶体材料的生长，有可能在空间获得高性能的晶体材料
。例如二元半导体锑化镓晶体是制造微波器件、微波集成电路和超高速集成电路的
关键电子材料，与目前普遍应用的硅单晶相比，该晶体具有电子迁移率高、工作温
度高、抗辐照能力强和噪声低等优良性能；三元半导体碲锌镉晶体是制造红外探测
器不可缺少的材料，我们现在通过风云气象卫星可以获得准确的天气预报，还可进
行矿产资源勘探、指导农牧业生产和自然灾害预防等等，这其中红外探测器功不可
没；氧化物激光晶体硅酸铋是光信息存储功能材料，随着信息时代的到来，信息存
储材料的重要作用已是有目共睹。

    地面的晶体生长过程可以通过肉眼直接观察，那么，在空间微重力环境下的晶
体生长过程又是什么样的呢？科学家还设计了一种特殊的安装在飞船上的空间晶体
生长观察装置，利用摄像机全过程拍摄空间微重力条件下氧化物单晶的生长历程，
通过对空间晶体熔化和结晶过程图像的分析，研究晶体生长动力学和重力对流消失
后各种效应对晶体生长的影响。通过在空间对晶体材料生长机理和生长工艺的深入
研究，可以指导地面晶体材料生产过程，改进工艺，提高晶体质量，推进材料科学
及工程的发展，造福全人类。太空“生物军团”


    进行空间生命科学研究，不仅有助于揭示生命科学中不可能在地面环境下获知
的一些本质特征，而且在应用上可望发展新的空间生物工程方法，生产高质量单晶
、高效生物制品等。

    科学家发现，在空间失重的条件下，蛋白质晶体可以比在地球上生长的尺度大
，结构更完整，可以很方便地进行分析。通过对这些晶体进行分析，能更深入地揭
开蛋白质、酶和一些病毒的秘密。

    生命体的一切活动都是通过它的基本构成物质，特别是蛋白质和核酸的功能来
实现的，而这些生物大分子的功能又直接取决于它们的结构。因此，测定这些生物
大分子的结构，并研究其结构与功能的关系，对于揭示生命奥秘和理解疾病十分重
要，而且也是发展蛋白质工程及理性药物设计等生物高技术所必需的基础。特别是
在人类基因组计划完成之后，这类研究的意义将更加突出。

    神舟二号飞船上装载的蛋白质结晶装置，是科学家们为了揭示生命的奥秘经过
多年研制而成的。它装载有天麻抗真菌蛋白、碱性磷脂酶A2、细胞色素B5等15种蛋
白质，对于抗农作物病害、治疗顽症、设计新型药物、在细胞和分子水平上研究生
命现象的本质具有重要意义。

    “神舟二号”所进行的空间生物效应研究，是我国航天领域首次进行多物种综
合性生物学研究。飞船上携带的空间通用生物培养箱，里边装了石刁柏、圆红萝卜
种子，蛋白核小球藻，鱼星藻，螺旋藻，果蝇，小型动物龟心肌组织，灵芝大肠杆
菌，大鼠心肌细胞、胚胎、腿部肌肉等19类25种植物、动物、水生生物、微生物、
细胞和细胞组织，再加上15种蛋白质和其它生物大分子，真可谓是一个进军太空的
“生物军团”。

    本次上天的生物材料是在过去7年间，从87种生物中筛选出来的。19种生物中
17种分别是微生物、植物、水生生物和无脊椎动物，2种为脊椎动物的细胞或组织
。从细胞、组织、个体、种群和简单生态系统不同层次上研究生物体和生物封闭系
统的空间生物学效应，争取发展出空间生物加工的共培养技术、反应器技术和发现
高效、高质生命物质的特殊代谢途径；同时，争取利用空间环境诱发变异获得具有
优良性状和经济价值的生物品系；通过对所选取的新颖生物材料的空间实验，提供
空间生命过程调控的新技术、新思路。

    因为重力的干扰对活细胞的体外生长会产生一定的影响，空间不受重力干扰更
容易进行细胞的培养，所以进行这种实验，可使医生在不危害病人的条件下，精确
地实验治疗癌症的新方法。同时，高质量的组织培养，也已用于生长胰腺细胞，使
糖尿病人在不按常规使用胰岛素的情况下得到治疗。太空“天文台”

    宇宙中的γ射线暴是来自宇宙空间中时间非常短、能量非常高的爆发现象。巨
大能量的来源及其发射机制，无法用现有科学理论解释，至今还是一个谜，也是一
个重要的国际前沿热点课题。神舟二号飞船上携带了进行空间天文观测的超软X射
线探测器、X射线探测器和γ射线探测器，目的就是为尝试解开这一谜底提供更多
的信息。

    通过对X射线和γ射线的探测和分析，对研究宇宙γ射线暴的起源、产生机制
、爆发的能谱及特征等有重要的科学意义。

    太阳耀斑中质子耀斑(质子事件)产生的高能质子辐射，对载人飞船有很大威胁
，对短波通讯、洪涝灾害等也有直接影响。通过对太阳高能辐射变化的观测研究可
以判断耀斑性质，可能提前几十小时对质子事件作出警报，在太阳活动高峰年期间
对太阳高能电磁辐射进行监测，具有重要的科学意义。因此，我国天文学家将以神
舟二号飞船为平台，同样利用由上述设备组成的宽能区、高时间分辨率谱仪，在进
行宇宙γ射线暴探测研究的同时兼顾太阳耀斑高能辐射监测。

    这一项目是我国首次对γ射线暴和太阳耀斑进行空间探测。在观测的能谱段设
置、时间分辨率及观测任务所处时间上均有我国自己的特色。

    此外，科学家还将用安装在神舟二号飞船上的大气成分探测器、大气密度探测
器、径迹探测器，监视空间环境的变化，为空间环境预报和报警提供实时监测数据
。即利用空间环境预报中心，收集、综合、分析国内外卫星和地面观测数据，提供
飞船运行轨道的有关大气参数及太阳活动和地磁活动参数，预报飞船发射、运行期
间空间环境状况和可能出现的空间环境异常，并在出现危急情况时发布警报。在载
人航天工程的各个阶段发布远期、中期、近期预报，为载人航天器运行的空间环境
提供安全保障。它是将来宇航员出舱活动的“空间天气预报”系统。

    如果把我国空间科学实验喻为“阳光事业”，那么，神舟飞船就是它的第一个
承载者。

    神舟二号飞船上进行的一系列实验，何时能知道结果？能否取得突破性进展？
科学家的估计总是十分谨慎的。现在下结论为时尚早，因为有些结果待飞船回收后
才知道，有些则还将进行深入的科学研究，有些需要在太空中进行长达半年的观测
。但可以肯定的是，通过“神舟二号”的太空之旅，将会开拓我们的视野，积累更
多的经验，为今后更深入、更大规模的空间实验，以至于实现空间产品产业化，商
品化，开辟道路。

    摘自《中国航天报》(http://www.spacechina.com/news) 


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