近日，中国载人航天工程办公室发布了中国空间站最新动态。神舟十七号的航天员正在空间站配合地面科研人员进行变重力沸腾实验、微生物研究以及高温材料研究等各种实验。

这些太空实验到底在研究什么？它们对我们的生活有什么影响？

中国空间站是国家级太空实验室

太空中的生物和医学实验

相比地面，太空能维持真空、辐射和微重力环境。在这种环境下，生物、物理以及化学现象都有很大不同，能开展在地面上很难进行的科学实验，其中航天医学和生物学是太空实验的主要研究领域。

中国空间站配备的“人系统研究机柜”就是为此准备的。

该设备由医学样本显微观察记录装置、医学样本制备装置、视功能测量单元、运动特性测量单元、太空拉曼光谱分析仪、信息管理主机单元、实验用品单元等10个载荷单元组成，支持开展长期空间环境条件下生理效应、人的能力研究和以发展新型防护技术为目标的实验。

医学样本分析与高微重力科学实验柜则是以太空离心机和太空医学样本冷藏箱为核心，主要进行空间重力生物学、空间辐射生物学、空间生物技术、空间生物再生生命支持系统等科学研究。

针对在太空里，人体下肢会缺血和萎缩、太空辐射伤害人眼视网膜等问题，航天员也进行了实验。

神舟十七号任务期间，3位航天员协作进行了下肢运动学测试实验，研究人在太空微重力环境下的运动生物力学特征，这些实验有助于开发出更好的运动装备和方案，缓解航天员肌肉萎缩的问题。

此外，航天员们还进行了视觉功能研究，实验可以为科学家探索太空飞行中视觉功能损伤的发病机制积累数据，对于未来提出预防视觉功能损伤方案具有很大意义。

中国科学院的“空间蛋白质分子组装与应用研究”项目实验单元也搭乘神舟十七号飞船入驻了中国空间站。

这个实验单元准备了包括蛋白质和核酸在内五大类29种实验样品，研究空间站微重力环境和辐射对分子和晶体结构，以及药理药效等因素的影响，指导空间安全用药和地面药物开发。

这个实验单元的另一个重要研究课题是仿生骨骼复合材料自组装过程的分子机制。

很多人骨折后，不管是植入固定钢板，还是人造骨骼，都会产生排斥反应。深入研究仿生骨骼的分子机制，有助于开发出新一代可降解的仿生骨骼。

它在组织相容和生物活性上接近天然骨骼，手术植入后人体的排斥现象不明显。随着自身骨骼恢复，它还能自行降解，伤者无需再遭手术之苦。

随着航天活动越来越频繁，这类研究可以为人类在太空中的长期工作生活，尤其是未来近地轨道开发和深空载人探索打好基础。

太空中的物理和技术实验

神舟十七号乘组在轨期间开展了150余项空间实验，其中除了空间生物科学与人体研究外，还有大量物理和航天技术实验。

空间站中有一个叫做变重力科学实验柜的设备。该设备主要由两个转子离心机、监控系统、照明系统和定子控制器等组成，主要功能是提供在轨变重力，即在轨微重力环境基础上，实现 0.01g~2g的重力范围，模拟出不同的可控重力环境。

其中，左右两个离心机是科学实验核心设备，是变重力实验开展的场所，其转盘上安装科学实验载荷模块进行变重力实验。

变重力科学实验柜支持与重力相关的多类科学实验，包括空间生命科学与生物技术、微重力流体和燃烧科学等实验的不同重力效应和响应机制研究。本文开头提到的变重力沸腾实验和变重力流体实验就是通过这个设备进行的。

科研人员利用变重力科学实验柜中的离心机，在长期稳定的变重力环境下开展池沸腾传热特性和气泡动力学研究，观察重力对沸腾传热特性的影响，提高不同重力环境下热能的利用率。

还有一项叫做空间斯特林热电转换的实验。这是一种空间动态热电转换技术。其利用空间热源，如放射性同位素热源、太阳能和核能等，将热能转化为机械能，然后通过耦合在斯特林热机上的线性交流发电机输出电能。

简单来说，斯特林机只要有外界热源带来的温差，就能发电。这种发电方式非常适合距离太阳较远的深空探测任务。

在高温材料实验中，航天员利用高温材料科学实验柜进行了一系列高温金属和合金材料实验。

在地面上，由于重力的影响，很难将密度差大的金属融合为高性能的合金。太空的微重力为这种融合创造了条件。

继神舟十五号飞船带回第一批高温材料柜生产的样品后，神舟十七号任务继续使用高温材料柜进行实验，制备金属合金和半导体晶体材料，以及研究微重力环境下材料的制备机理。

这不仅是材料地面制备的技术先导，也将为未来建设空间冶金工业打下基础。

空间实验服务载人航天

将空间站上的实验研究推广到地面而带来经济和社会效益固然好，但直接把太空变成我们新家园似乎更让人憧憬。要在太空长期生活，首先就得解决吃的问题。

神舟十七号任务期间，航天员们使用第二代空间植物栽培装置，在中国空间站实现了轮番多批种植蔬菜。“太空菜园”的成功，让神舟十七号乘组吃上了自己种的新鲜蔬菜。

太空微重力环境下种植的蔬菜，叶片“气孔”不会关闭，容易感染沙门氏菌等细菌。

神舟十七号乘组使用微生物研究检测模块，通过研究太空中微生物的行为特征，保护空间站的环境和航天员的安全，或许也有助于我们找到太空植物易被感染的解决办法。

根据神舟十七号乘组反馈，科学家正在研制第三代空间植物栽培装置，为未来大规模开展太空种植奠定基础。

解决吃的问题之后，就是住的问题。“天宫”建成后，空间站的太阳翼受到了微流星体多次撞击，虽然只是微小的损伤，但从空间站长期运行和验证技术能力出发，航天员们进行了试验性的维修活动。

舱外太空环境十分恶劣，太空维修对航天员的体力精力和经验都要求很高，舱外维修活动的成功，将我国航天员的舱外活动能力提高到一个新的水平，为维护空间站的长期稳定运行，打下了坚实的基础。

总结来说，神舟十七号航天员在空间站做的实验虽然听起来“高大上”，但实际上都是为了解决太空中“衣食住行”等生活问题。

随着各项实验的成功，以及后续实验的展开，我们离太空生活又近了一步。

来源/《中国航天报·飞天科普周刊》