中国空间站生命科学研究展望_商澎
中国空间技术成就与展望

中国空间技术成就与展望中国是一个充满着无限可能的国家,无论是在科技、文化、历史上都拥有着悠久的历史和深厚的底蕴。
而在航天领域,中国也取得了一系列的飞跃,成为全球航天大国之一。
本文将重点介绍中国空间技术的成就和展望,以及未来的发展趋势。
一、中国空间技术的成就1. 载人航天技术自2003年中国首次成功进行载人航天飞行以来,中国航天员已经完成了多次载人任务。
2016年,中国的天宫二号空间实验室成功发射,与神舟十一号组合进行了一次成功的空间交会对接任务。
这标志着中国已经拥有了自己的空间站技术。
在未来几年内,中国计划发射更多的实验室模块、航天器和货运飞船,逐步构建自己的空间站。
2. 卫星技术中国卫星技术在国际上也是具有较高的声誉和影响力的。
中国在通信、广播电视、遥感方面的卫星应用技术也居于世界前列。
例如,中国2019年发射的广播电视卫星“中星18号”,在目前的全球卫星市场中,拥有稳定的优势。
3. 火箭技术中国火箭技术的发展也是世界级的。
经过几十年的发展,中国已经拥有了一系列性能卓越的火箭产品,例如长征家族火箭。
同时,中国正在积极研发新一代的火箭车家族——“长征八号”、“长征九号”。
4. 嫦娥探月工程中国的“嫦娥探月工程”是中国空间技术的又一重要突破。
2007年,中国第一次成功发射了探月卫星“嫦娥一号”,并成功完成绕月探测任务。
2018年,中国发射了嫦娥四号探月器,成为全球第一个完成月球背面软着陆任务的国家。
二、中国空间技术的展望1. 拟建空间站中国计划在2022年左右,将三个空间实验室模块,组装成为一个约60吨的空间站。
空间站的构建将有望带动中国自主空间技术的整体提升。
2. 深空探测在太空探索及深空探测方面,中国也正在积极探索。
未来,中国将启动“嫦娥五号”任务,实现月球样品采集、转运和返回。
同时,中国还将开展“嫦娥六号”、“嫦娥七号”等多个探测任务,未来还将开展火星和小行星探测任务等。
3. 卫星应用卫星应用领域,尤其是新一代卫星技术的发展,将突破现有前沿技术,开启新的卫星应用革命的时代。
空间站生命支持系统裕度设计

空间站生命支持系统裕度设计一、空间站生命支持系统概述空间站生命支持系统(Life Support System, LSS)是保障宇航员在太空环境中生存和工作的关键技术之一。
它涉及到氧气供应、二氧化碳去除、水循环和废物处理等多个方面。
随着人类对太空探索的深入,对空间站生命支持系统的要求也越来越高,其中系统裕度设计是确保系统可靠性和安全性的重要环节。
1.1 空间站生命支持系统的核心功能空间站生命支持系统的核心功能包括以下几个方面:- 氧气供应:为宇航员提供呼吸所需的氧气。
- 二氧化碳去除:去除宇航员呼吸产生的二氧化碳。
- 水循环:回收和净化宇航员生活用水和尿液,以供再次使用。
- 废物处理:处理宇航员的生活垃圾和生物废物。
- 温度控制:维持空间站内部适宜的温度和湿度。
- 辐射防护:保护宇航员免受宇宙射线等辐射的伤害。
1.2 空间站生命支持系统的应用场景空间站生命支持系统的应用场景非常广泛,主要包括以下几个方面:- 长期载人空间站:为长期在轨工作的宇航员提供生命支持。
- 深空探测任务:为执行深空探测任务的宇航员提供生命支持。
- 月球和火星基地:为月球和火星基地的宇航员提供生命支持。
二、空间站生命支持系统的裕度设计空间站生命支持系统的裕度设计是指在设计和建造生命支持系统时,考虑到可能发生的故障和意外情况,预留一定的额外容量和功能,以确保系统在各种情况下都能正常运行。
2.1 空间站生命支持系统裕度设计的重要性空间站生命支持系统裕度设计的重要性主要体现在以下几个方面:- 提高系统的可靠性:通过预留额外的容量和功能,可以提高系统在面对故障和意外情况时的可靠性。
- 保障宇航员的安全:在系统发生故障时,裕度设计可以保障宇航员的生命安全。
- 延长系统的使用寿命:通过合理的裕度设计,可以延长系统的使用寿命,减少维护和更换的频率。
- 提高系统的灵活性:裕度设计可以使系统更加灵活,能够适应不同的工作条件和需求。
2.2 空间站生命支持系统裕度设计的关键技术空间站生命支持系统裕度设计的关键技术包括以下几个方面:- 冗余设计:在关键设备和系统中采用冗余设计,以确保在部分设备失效时,系统仍能正常运行。
中国空间站计划的发展和现状

中国空间站计划的发展和现状随着中国经济的腾飞和科技实力的提升,中国的航天事业得到了快速的发展。
其中,中国空间站计划是中国航天事业的重要组成部分。
本文将介绍中国空间站计划的发展和现状。
一、中国空间站计划的发展历程自从上世纪90年代初期,中国开始了空间站的研制工作,先后成功发射了“天和”号空间实验室、天宫一号、天宫二号等空间实验器。
这些实验器的研制和首次发射,使得中国进入了独立掌握空间飞行技术和空间工程能力的行列。
随着中国航天事业的不断发展和国家的强大,中国逐渐拥有了独立开展空间站研制和建设的能力。
2011年,中国国务院正式批准了第二步航天工程,即空间站工程的实施计划。
这意味着,中国空间站工程正式进入了实施阶段。
2016年,经过前期的系统论证和技术验证,中国宣布启动空间站工程建设的实施阶段。
按照计划,中国空间站工程将分为三步实施,预计于2022年前后建成具有完整功能的空间站。
二、中国空间站计划的主要内容中国空间站计划的主要内容包括:组装和运行空间站、进行科学实验和技术验证、开展航天医学和航天生态环境等方面的研究。
首先,中国空间站的组装和运行是关键的一环。
中国空间站将采用“天和”号空间实验室、天宫一号、天宫二号等已有的空间设施作为基础,并在此基础上进行组装和扩展。
中国空间站将采用大型货运飞船和载人飞船等航天器,实现空间站和地面之间的物资运输和人员交替。
未来,中国空间站将实现长期驻留,人员轮岗、物资补给等工作实现完全自主化。
目前,“天和”号空间实验室已成功完成了6次航天任务,为今后空间站的建设提供了宝贵的经验。
其次,中国空间站的科学实验和技术验证是中国空间站计划的重点之一。
通过开展一系列的科学实验和技术验证,中国空间站可以取得一系列重要的科学和技术成果。
这些成果包括:空间生态环境、航天医学、无重状态下的工程技术等方面的实验和验证。
同时,空间科学和天体物理学等领域的研究也是中国空间站的一项重要任务。
最后,中国空间站的建设还将探索人类的太空生活,为人类向更远的天际、更深的宇宙进发开辟了未来的路。
航天员在太空中生活

航天员在太空中生活航天员在太空,日常生活是怎样的?10月16日,神舟十三号载人飞船成功发射。
翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员在天宫空间站开始为期6个月的太空生活。
航天员在太空的日常是怎样的?未来航天事业将如何发展?针对上述问题,近日,北京航空航天大学人机与环境工程系教授、副主任袁卫星接受记者采访。
饮食类似梳洗不易记者:航天服在制作和设计上有什么特殊要求?航天员出征、舱外工作、返回地球时穿的是同一种航天服吗?袁卫星:航天服是航天员在太空中的必要装备,它分为舱内航天服和舱外航天服。
舱内航天服是指在航天器里面穿着的服装,其主要作用是调节压力和通风。
舱外航天服则是一个小型的航天器,保障航天员在真空条件下正常进行出舱工作的重要装置,它结构复杂,包括生命保障系统、通讯系统、监视系统以及动力系统,以保障压力、氧气、温度和湿度的正常。
记者:在太空上,航天员如何进行洗脸、刷牙、洗澡?袁卫星:航天员在太空中日常的洗漱跟在地面稍有不同。
比如刷牙,最早苏联的航天员通常是用一块湿纸巾沾上牙膏擦牙。
美国的航天员则是通过咀嚼特制的口香糖来代替刷牙。
我们国家的航天员要好一些,使用可食用的牙膏,或刷牙后吐到一个小袋子里。
但是洗澡确实不太方便,只能用湿纸巾进行擦拭,包括洗脸,也是每天早上用湿纸巾擦拭脸部。
梳头和洗头都有特殊的装置,比如说戴一个特殊的帽子,对头发进行揉搓,就可以起到洗头的作用。
记者:人体在长期失重的情况下,会骨头变脆、肌肉萎缩。
这些情况在回到地面后会恢复吗?航天员在太空中如何进行体育锻炼?袁卫星:航天员在太空中因为重力的缺失,钙质流失得较快,特别是脊柱两侧的肌肉,萎缩得比较明显,研究表明,通常会萎缩19%左右。
对于此,航天员在太空中会进行一些体育锻炼,减缓肌肉的萎缩,比如踩单车、在微型的跑步机上跑步、做一些体操运动等。
另外,穿一些特殊的服装也可以减缓肌肉的萎缩。
不过,航天员回到地球后,在重力的作用下,经过一到两个月的时间便可以康复2/3以上。
中国航天科技的前沿领域与研究方向

载人登月计划
中国正积极开展载人登月的前期研 究和论证工作,计划在未来实现航 天员登陆月球并开展科学实验和技 术验证。
火星探测任务
中国已成功实施两次火星探测任务 ,未来还将继续开展火星探测、取 样返回和火星环境研究等任务。
载人登月计划
载人登月技术
国际合作与交流
中国正在研究和发展载人登月所需的 关键技术,包括推进系统、生命保障 系统、航天服和月球着陆器等。
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玉兔系列月球车
玉兔一号和玉兔二号,随同嫦娥 系列探测器一同登陆月球,进行 巡视探测和科学实验。
小行星探测任务
天问一号
成功探测小行星轨道,进行近距离飞越观测,获取小行星的形状、大小、质量 等信息。
探测小行星带
计划探测小行星带中具有潜在威胁的小行星,评估其对地球的撞击风险。
探测彗星任务
彗星探测器
计划发射彗星探测器,对彗星进行近 距离探测,研究彗星的物理性质、化 学成分和形成演化过程。
精密制造技术
精密制造技术是航天器制造的 关键支撑技术,涉及高精度加 工、测量和装配等方面。
中国在超精密加工机床、纳米 级测量和装配技术等方面取得 了重要进展,提高了航天器的 制造精度和可靠性。
未来发展方向包括进一步突破 超精密加工和测量技术,提高 制造效率和精度,降低生产成 本。
06 航天医学与生命保障
详细描述
中国在通信卫星领域也取得了显著进展,已成功发射多颗通信卫星,如天通一号、天通 二号和天通三号等卫星,这些卫星具备大容量、高速率的数据传输能力,能够提供高质 量的语音、数据和视频通信服务,对于推动中国信息通信技术的发展和满足人民日益增
长的信息通信需求具有重要意义。
导航卫星系统
国际空间站的科学研究

国际空间站的科学研究国际空间站(International Space Station,简称ISS)是由多个国家合作建造和运营的太空实验室,位于地球轨道上。
自2000年开始,ISS已经成为了人类在太空中进行科学研究的重要平台。
本文将介绍国际空间站的科学研究内容和意义。
一、生物学研究在国际空间站上,科学家们进行了大量的生物学研究,主要集中在人类生理变化、植物生长和微生物行为等方面。
由于太空环境与地球上的重力环境存在差异,人类在太空中会出现一系列生理变化,如骨质疏松、肌肉萎缩等。
通过对宇航员的生理指标进行监测和研究,科学家们可以更好地了解人类在太空中的适应能力,并为长期太空探索提供参考。
此外,国际空间站还进行了植物生长实验,研究植物在太空环境中的生长和发育过程。
通过观察植物在太空中的生长情况,科学家们可以揭示植物对重力的感知和适应机制,为未来在太空中进行农业种植提供技术支持。
二、物理学研究国际空间站上的物理学研究主要包括微重力实验和宇宙射线研究。
由于太空中的微重力环境与地球上的重力环境存在差异,科学家们可以利用这个特殊环境进行一些无法在地球上进行的实验。
例如,科学家们可以研究液体在微重力环境中的行为,揭示液体的表面张力和流动性质。
此外,科学家们还可以研究微重力环境对材料的影响,探索新材料的合成和应用。
宇宙射线研究是国际空间站上的另一个重要科学研究领域。
太空中存在大量的宇宙射线,这些射线对人类和设备都具有一定的辐射危害。
通过在国际空间站上进行宇宙射线研究,科学家们可以更好地了解宇宙射线的性质和对人体的影响,为太空探索提供辐射防护措施。
三、地球科学研究国际空间站上的地球科学研究主要包括气候变化、地质构造和海洋生态等方面。
通过在太空中观测地球表面的变化,科学家们可以更好地了解气候变化的机制和趋势,为地球环境保护和气候变化应对提供科学依据。
此外,国际空间站还可以通过观测地球表面的地质构造,揭示地球内部的构造和演化过程。
空间生命科学研究的最新进展
空间生命科学研究的最新进展随着探索宇宙的深入,对于在太空环境下的生命生存与发展,越来越受到科学家们的关注。
空间生命科学,即指在宇宙空间环境下对生命现象进行研究的学科,是人类对太空环境的逐渐了解和掌握的产物。
于此,空间生命科学的研究成果,也让我们对太空中的生命发展、病理生理、基因变异等方面有了更加全面和深刻的认识。
最新进展1: 国际空间站上的生命实验国际空间站是空间生命科学的重要实验基地。
在这个闭合型的生态环境中,航天员和实验物质能够长期在微重力、辐射等极端条件中工作和生存。
最新的一组实验结果表明,在国际空间站上,草莓的果实和种子都经受住了宇宙环境的考验,味道和质量同地球上的一样。
这个实验取得的成果对于研究未来用于长期太空飞行的植物生长和食品供应至关重要。
最新进展2: 线虫宇宙飞行实验线虫是地球上的一种微生物,关于它可以在极端环境下生存的能力,一度成为了生命科学研究的重点。
这项实验是为了研究线虫在失重的情况下是否能适应太空环境并进行繁殖。
实验中,被送入太空的线虫组仅加水养殖,这一组数据旨在比较受控组的线虫数量,在红外图像照射下,研究发现在太空中长期的未经食物和其他资源补充,对线虫并没有造成多大负面影响,并且线虫甚至可以完成生命周期的整个过程,这项实验结果也表明了线虫在太空生存的可能性,也为人类在长时间太空飞行中植物和动物层面的生存探索提供了一些思路与研究方向。
最新进展3: 氢氧化铝膜氢氧化铝是一种广泛应用于太空工业领域的材料,其抗辐射技术已经得到广泛重视。
最新的研究表明,氢氧化铝膜可以被运用于生命科学领域,它具有较好的耐腐蚀性、防护性和生物相容性等物理化学特性,可以制备太空探测器和合成组织工程器官的高可靠材料。
未来,这种氢氧化铝膜有望在太空生命科学研究中发挥重要作用,解决生命科学仪器材料的高可靠性和高安全性问题。
最新进展4: 人类长时间太空飞行实验到目前为止,人类在太空中生活时间的最长纪录为445天,由俄罗斯宇航员所创造。
2022-2023学年山东省济宁市汶上县八年级(下)期末语文试卷(含答案)
2022-2023学年山东省济宁市汶上县八年级(下)期末语文试卷一、基础积累(共8分)阅读下面的文字,完成1-4题。
远远看去,只见一座高大的石牌坊上镌刻“古清流关”。
古驿道从此向北,山间鸟语清脆悦耳,在山谷弥漫。
①_____。
②_____。
我真希望来阵强劲的山风,掀开书页,只有如此古老的石头书页才能记载这里曾经的(风云变幻/变幻莫测)。
爬上高坡环视,任凭你驰骋想象;千年驿道依存(触摸/触碰)历史的脉博。
微风不燥,阳光正暖,在古驿道行走,恍如隔世,通过一幅幅商旅图、一场场战争画面,在我脑海里时而泛起波澜,时而掀起涟漪。
1.下列字形和加点字的读音,全部正确的一项是(2分)A.镌(jùn)刻山坳B.记载(zài)弥漫C.驰骋(chěng)脉博D.驿(yì)道斑驳2.依次选用文中括号里的词语,最恰当的一项是(2分)A.风云变幻触碰B.风云变幻触摸C.变幻莫测触摸D.变幻莫测触碰3.在文中两处横线上依次填入语句,衔接最恰当的一项是(2分)A.①路左侧的一株古树参天,伤痕累累,看样子树龄不短②路右边的山石像一册册泛黄的书籍,风吹日晒雨淋,有些书页脱落B.①路右边的山石像一册册泛黄的书籍,风吹日晒雨淋,有些书页脱落②路左侧的一株古树参天,伤痕累累,看样子树龄不短C.①路左侧的一株参天古树,累累伤痕,看样子树龄不短②路右边的山石风吹日晒雨淋,像一册册泛黄的书籍,有些书页脱落D.①路右边的山石风吹日晒雨淋,像一册册泛黄的书籍,有些书页脱落②路左侧的一株参天古树,累累伤痕,看样子树龄不短4.下面对文中画波浪线的句子修改正确的一项是(2分)A.通过一幅幅商旅图、一场场战争画面,在我脑海里时而泛起涟漪,时而掀起波澜。
B.一幅幅商旅图、一场场战争画面,在我脑海里时而泛起涟漪,时而掀起波澜。
C.通过一幅幅商旅图、一场场战争画面,在我脑海里时而泛起波澜,时而掀起涟漪。
D.一幅幅商旅图、一场场战争画面,我的脑海时而泛起波澜,时而掀起涟漪。
中国空间科学发展方向
中国空间科学发展方向
随着中国空间科学事业的迅猛发展,越来越多的人们开始关注中国空间科学未来的发展方向。
以下是几个重要的方向:
1. 大型空间站建设
中国空间站计划是中国空间科学的一个重要方向。
2011年,中国成功完成了天宫一号的发射和对接,2021年底前,中国将建成一个大型空间站,为未来的载人深空探索提供支持。
2. 载人深空探索
未来,中国将进一步加强对于载人深空探索的研究和发展。
这包括对于火星、月球以及其他行星的探测和探索,以及长期的载人深空探索计划。
3. 载人航天技术的提高
为了支撑未来的载人深空探索,中国将继续加强载人航天技术的研究和发展。
这包括航天器的设计、制造、发射和运行等各个方面。
4. 地球观测技术的提高
地球观测技术是中国空间科学的另一个重点。
为了更好地了解地球的自然环境和人类活动对环境的影响,中国将继续加强地球观测技术的研究和发展,包括卫星遥感技术、地球物理探测技术等。
5. 未来太空经济的发展
未来,太空经济将成为中国空间科学的一个新的发展方向。
中国将积极参与和推动太空资源的开发和利用,包括太空旅游、太空采矿等领域的发展。
总体来说,中国空间科学未来的发展方向将是多元化和综合性的,将涵盖多个领域并且相互关联。
随着科技的不断进步和中国空间科学事业的不断发展,未来将会有更加精彩的发展和进步。
【精品】人教统编版五年级上册语文第五单元课外阅读专项测试卷(含答案)
学习与生活的苦,每一个人必须选择一个。
不管你选择了哪一个,都应该尽最大的努力做到最好,只有做到最好,人生才会在不留遗憾。
老一辈教育我们,书山有路勤为径,学海无涯苦作舟;吃得人中苦,方为人上人;吃亏是福,在学习的年龄不要贪图享乐;认认真真听课,勤勤恳恳学习,美好的未来可以值得可期。
第五单元课外阅读专项测试卷总分(100分)姓名:____________(一)小松鼠(23分)前几天,妈妈给我买了一只小松鼠。
小松鼠的模样可爱极了!它有透亮的眼睛、小巧玲珑的耳朵和毛茸茸的大尾巴。
它身上的毛是棕色的,油光发亮,背上还有几条黑色的花纹,看起来( )健康( )漂亮。
小松鼠吃东西的时候,总是用前爪捧着食物,然后再把食物送到嘴里。
( )它的嘴太小,一口只能吃到一点点东西,( )一堆食物要七八次才能吃完。
不过它吃食物的速度可真快,有时简直快得让人看不清楚。
看它吃东西的样子,好像看体育比赛一样紧张,所以我看了总要发笑。
小松鼠喝水的时候,总是要把头低下去,用舌燕子形体上的弱点是: ____________________________________燕子形体上的优点有: ____________________________________3.文中画横线的句子所用的表达方式是。
(2分)4.写出文中画波浪线的两个句子所用的说明方法。
(4分)__________________________________________________________ 5.燕子为了克服自身的弱点,“学会了一切都在飞行中解决的本领”,这些本领是什么?你还知道燕子有哪些特殊的本领?(8分)___________________________________________________________ ___________________________________________________________(三)(21分)①人类能在地球上生活多久?这既涉及可持续发展战略,涉及地球为人类的生存和发展所提供的资源,也涉及地球的外在环境究竟能在多少年内维持不变。
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·高端论坛·中国空间站生命科学研究展望商澎1,呼延霆1,杨周岐1,武祥龙1,顾逸东2(1.西北工业大学生命学院,空间生物实验模拟技术国防重点学科实验室,西安710072;2.中国科学院空间应用工程与技术中心,北京100190)摘要:中国载人航天工程即将进入空间站阶段,空间生命科学也随之迎来快速发展的黄金时期。
为此,回顾了国内外空间生命科学的发展现状,并在未来20年中国空间生命科学发展战略目标的基础上,针对目前中国载人航天活动支撑下的航天员生命保障、宇宙生物学基础研究和空间生物技术转化研究的战略需求,凝练了空间人体科学和航天医学领域、空间基础生物学领域、空间生物技术和转化应用领域中亟待解决的关键科学和技术问题,为如何建好和用好中国的空间站及中国空间生命科学的发展战略提供了参考。
关键词:空间站;生命科学;研究展望中图分类号:V419+.6;V423.7文献标识码:A 文章编号:1674-5825(2015)01-0001-05Prospect of Space Life Science Study onChina Space StationSHANG Peng 1,HUYAN Ting 1,YANG Zhouqi 1,WU Xianglong 1,GU Yidong 2(1.Key Laboratory for Space Biosciences and Biotechnology ,School of Life Sciences ,Northwestern PolytechnicalUniversity ,Xi ’an ,710072,China ;2.Technology and Engineering Center for Space Utilization ,Chinese Academy of Sciences ,Beijing ,100094,China )Abstract :While the China manned space program is about to enter into the space station stage ,space life science in China will have its golden age.This paper reviewed the current progress in space life science worldwide.The authors summarized the requirements of developing life science and listed the key techniques and questions in need for life science research in China manned space station based on the blueprint of astronaut life support ,astrobiology study and space biological tech-nology in the coming 20years ,which provided the ideas and suggestions to achieve the above goals.Key words :space station ;life science ;research prospect收稿日期:2014-07-30;修回日期:2014-09-09基金项目:国家973计划课题(2011CB710903);我国空间科学发展战略研究作者简介:商澎(1964-),男,博士,教授,研究方向为空间生物学与空间生物技术研究。
E-mail :shangpeng@nwpu.edu.cn 1引言随着中国载人航天和空间探索活动的不断发展与深入,特别是中国空间站工程的启动建设,未来20年将是中国空间生命科学发展史上的黄金时期[1]。
如何建好和用好中国空间站,需要在总结国际空间生命科学和相关技术发展成就的基础上[2],分析国际空间生命科学发展的经验和教训[3],把握空间生命科学发展的方向,结合中国空间发展战略的实际,进行综合分析,制定适合中国国情和符合国际空间生命科学方向的发展战略,为未来20年,乃至更长时期中国空间生命科学的健康和持续发展提供支持。
2国际空间生命科学发展现状国际空间生命科学研究始于20世纪40年代,其发展历程可分为3个阶段[4]:20世纪40 60年代初,面向人类航天、载人航天的起步阶段;第21卷第1期2015年1月载人航天Manned Spaceflight Vol.21No.1Jan.2015DOI:10.16329/ki.zrht.2015.01.00120世纪60 80年代,载人航天活动取得重大突破的发展阶段;20世纪80年代至今,利用空间站平台开展大规模实验研究的持续发展阶段。
其中20世纪70年代,英国、法国、日本、德国等众多国家进入航天领域,打破了由美国和苏联两个航天大国垄断的格局[5]。
但是由于美国和苏联(含俄罗斯)仍然掌握着航天器的主动权,空间生命科学研究在各国家之间发展并不均衡,基于各国自身航天计划的科学研究方向和内容都有所区别。
美国国家航空航天局(National Aeronautics and Space Administration,NASA)主导着美国航天、载人航天与空间科学研究计划,同时也对世界各国航天事业和空间科学研究发挥着重大影响[6]。
2010年,NASA调整了其空间生命科学规划[7]:服务于长期载人深空探测的国家战略,受控生态生命系统研究被提上更重要的地位,其学科研究方向依然是围绕人发展相关基础生物学问题。
因此,NASA以人类研究计划(HRP)为核心[8],长期以所开展的基础研究和先进技术开发,都以确保人进入空间后的健康为目标,结合双子座(Gemini)、阿波罗(Apollo)、航天飞机等计划,组织开展了约736个相关项目的空间和地基研究。
对于俄罗斯,苏联时代相关空间科学的研究规划还未得到解密[9]。
近期俄罗斯联邦航天局(Russian Federal Space Agency,RKA)在《俄联邦2006—2015年航天计划》中并未有直接与空间生命科学相关的规划发表,但从其卫星计划和载人航天计划的各项工程中,仍可了解其空间科学研究的发展方向[10]。
近年来,东方号(Vostok)、上升号(Voskhod)、联盟号(Soyuz)载人飞船和进步号(Progress)货运飞船,以及礼炮号(Salyut)、和平号(MIR)空间站相继退役,为配合载人航天,支持空间生命科学研究,俄罗斯长期维持了专业生物卫星的发展,计划于2017年开始建设自己的高纬度空间站,以支持更广泛的研究。
欧洲空间局(European Space Agency,ESA)在过去成功的科学探测基础上,在21世纪提出了未来20年空间科学发展蓝图———宇宙全景计划[11],期望取得更大进步。
ESA目前正在实施以及将要开展的项目有:Bepi Colombo(2012)[12];Swarm (2013)[13];Solar-Orbiter(2015)[14]等。
日本宇宙航空研究开发机构(Japan Aerospace Exploration Agency,JAXA)在1985年开始关注航天员健康问题[15],共先后在4次载人航天飞行中进行实验,积累研究结果。
包括飞行前医疗保健(Preflight Medical Care)、飞行中健康保障(In-flight Medical Care)、舱外活动(Extravehicular Activity-EVA)健康保障以及飞行后健康保障(Postflight medical care)。
建立一个等效的生理应激系统用以代替地球重力场及地球上的垂直运动[16]。
中国空间生命科学研究起步较晚,始于1964年7月19日,中国第一枚生物试验火箭T-7A(S1)发射成功[17]。
从上世纪80年代开始,在国家863计划和载人航天工程的支持下,利用国内外的高空火箭落舱、返回式卫星、飞船等空间飞行平台[18],中国在空间生命科学和生物技术研究硬件装置的研制和技术研究方面取得了重要突破和发展:先后研制了一批空间生命科学实验装置,成功进行了数十次空间飞行实验[19],支撑了空间高等生物个体培养、空间细胞培养和融合、空间蛋白质结晶、空间蛋白质分离、空间动物胚胎细胞培养等多项空间生命科学实验项目,结合大量的地基前期实验研究,获得了空间实验研究的直接经验[20]。
特别是,中国载人航天工程已进入空间实验室和空间站阶段,这为中国空间生命科学家提供了前所未有的空间科学实验研究机会。
近几年来,中国已经顺利完成神舟8号、天宫1号等项目任务,即将发射的天宫2号空间实验室、实践10号科学卫星和天舟1号货运飞船上将开展航天医学、空间基础生物学、空间生物技术、空间受控生态系统基础和空间辐射生物学等空间生命科学领域的多项空间科学研究实验项目。
3中国空间站生命科学发展战略需求中国空间站生命科学目前处于加速发展阶段[21]。
国家载人航天与探月工程作为中国中长期科技发展规划十六个重大专项之一,利用中国空间站空间实验研究平台,规划了未来20年或更长时间的空间生命科学研究发展。
载人航天工程已进入到空间站实施阶段,中国科学院在其先导专项中规划了多颗返回式科学试验卫星。
这些空间技术平台的建立,既是空间科学研究的条件,也是空间科学发展立足的战略背景,因此中国空间发展的战略需求包括以下几点:2载人航天第21卷1)支撑航天员长期在轨的生命保障、健康维护和工作效率的基础和应用基础科学研究。
中国空间站计划实施时,提出了以解决人在空间飞行环境下的生存、健康和工效为目标的需求问题,尽管在过去50余年间,在美俄等国的载人空间活动中,这些问题大部分已经得到解决,但是由于国外技术封锁等原因,中国必须独立自主进行研究和解决这些问题。
属于空间生命科学范畴的是空间人体科学和航天医学研究[22-24],包括在空间复合环境下的心血管功能失调、骨质流失、肌肉萎缩、免疫功能减弱、神经系统功能障碍、空间运动病、时间节律改变、心理学变化等,这些效应背后的机制都还存在许多未解之谜。
2)在载人航天活动支撑下的空间基础生物学和宇宙生物学的基础研究。
包括:地球生物对于空间环境的感知、响应和适应的现象,空间环境对地球生命体生理稳态的影响规律;宇宙中的生命起源、演化和分布探索等。
该领域的研究虽历经数十年的发展,取得了许多成果,但仍有许多问题有待阐明和解决[25],如空间生物效应中的生物力学-化学耦合的问题、空间力学环境是否影响动物的生殖功能、细胞和组织能否在空间环境下正常分化和发育、空间减弱的磁场对于学习记忆能力及发育影响等,都给空间生命科学工作者提出了富有挑战性的课题。