中国空间站：创造多项纪录，成解决科学问题独特平台

【记者观察】

成功实现国际空间水生生态系统在轨运行的最长时间记录，首次在全球范围内完成水稻从播种到收获的全生命周期培养实验，并成功研制并应用了我国首个“太空器官芯片”。

中国空间站让宇宙中的“科技宝藏”触手可及

光明日报记者 章文

在辽阔无边的宇宙之中，星星点点地闪烁着光芒，我国的空间站犹如其中一颗熠熠生辉的宝石，闪耀着令人瞩目的科技光辉。

空间科学领域蕴藏着众多新发现的机遇，是探寻关键科学法则、实现显著应用成果的关键领域。得益于其长期处于微重力、宇宙辐射等独特环境，以及航天员的参与和天地往返运输等优势，我国的空间站成为了众多学科解决重要科学及应用问题的独特且有效的途径，同时也是进行突破性空间新技术试验的关键平台。

4月30日，神舟十九号载人飞船的返回舱在东风着陆场平稳降落，三名航天员完成了他们的使命，安然返回地球家园。在这间独特的实验室中，他们度过了183个日夜，进行着各种空间科学实验，圆满完成了这次“太空之旅”。

自其落成至今，这座被誉为“高大上”的中国空间站究竟实现了哪些成就？又收获了哪些具体成果？

位于我国酒泉卫星发射中心的空间应用系统科学实验样品制备室内，工作人员正在进行对培养的金鱼藻的处理工作。新华社摄影报道。

1.2升的生态系统，开启太空水生生命新探索

那些迷人的斑马鱼不仅履行了它们的职责，还成为了我们的小宠物，成为了我们心灵深处的重要依托。在神舟十八号航天员乘组返回地球并出席记者见面会之际，李广苏航天员回想起他初入空间站时首次目睹斑马鱼的情形，“那些鱼儿活动不多，姿态各异，静止不动，然而几天之后，我发现它们变得活跃起来，而且能够自如地游向它们想要去的地方，这表明它们同样需要时间去适应太空的生存环境。”

基因与人类基因的相似度极高，加之体型小巧、繁殖迅速以及发育周期较短，斑马鱼被誉为“水中的小白鼠”。

2024年4月25日，四尾斑马鱼，两雌两雄，随神舟十八号飞船抵达中国空间站，成为该站继航天员之后迎来的首位脊椎动物住户。

这些生物与四克金鱼藻共同构成了一个容量为1.2升的微型水生环境，并被安置在问天舱的生命生态柜中。该系统巧妙地被一块隔板分隔成两部分，一边是700毫升的鱼舍，另一边则是500毫升的植物培养区。隔板上布满了细密的小孔，这些小孔确保了水中的物质可以在两个区域之间自由交换。在这段时间里，水生设备向金鱼藻输送了发光二极管所发出的光源，助力金鱼藻顺利开展光合作用，从而保证了该生态系统中氧气含量的充足，足以满足斑马鱼的生存需要。

位于首都北京的我国中国科学院空间应用工程与技术中心，工作人员正在对随神舟十八号载人飞船返回舱一同返回的实验样品进行状况核实。新华社报道。

值得指出的是，该装置配备了完整的“直播”功能，使得地面上的科研人员能够实时观察斑马鱼与金鱼藻的生长状况，同时还能详尽掌握水中各种环境参数的变动。“原定实验计划执行30天，然而最终却成功持续了43天，这一结果超出了我们最初的预期。”中国科学院水生生物研究所的王高鸿研究员指出，经过对太空与地面环境的对比研究，他们观察到斑马鱼在太空轨道上出现了游泳方向颠倒、旋转以及绕圈等不寻常的空间运动行为。

在实验期间，斑马鱼在空间站顺利完成了繁殖并产下了卵。航天员们执行了三次水样采集任务，一次鱼食更换，以及一次鱼卵的收集工作。实验结束后，斑马鱼得到了妥善的固定与处理。到了2024年11月4日，承载着“太空养鱼”实验回收的水样和鱼卵等样品的神舟十八号航天员乘组，成功将它们带回地球。

这项实验标志着我国在太空培育脊椎动物领域取得了重大进展，同时也在国际上刷新了空间水生生态系统连续运行的最长时间记录，为空间封闭生态系统内物质循环的研究奠定了坚实的理论基础。王高鸿满怀期待地指出，这一成果为今后利用斑马鱼作为脊椎动物模型进行全方位的空间生物学理论研究以及空间水产养殖的开发提供了至关重要的基础平台。

目前，王高鸿团队正致力于对样品水化学及微生物宏基因组进行深入研究，旨在揭示空间环境中水生生态系统物质循环与微生物演替的相互作用机制。展望未来，我们将充分利用现有的水生生保系统平台，携手我国斑马鱼研究团队，共同在太空环境下对斑马鱼的配子发生、跨代遗传、骨丢失、肌肉萎缩、内分泌失调、免疫功能和营养代谢等方面展开广泛研究。王高鸿如此表示。

北京航天飞行控制中心捕捉到的神舟十九号宇航员王浩泽在空间站组合体内部共同作业的场景，由新华社提供。

“太空水稻”丰收，有效支撑未来载人深空探测

水稻作为人类赖以生存的主要粮食来源之一，同时还是未来载人深空探测项目中生命支持系统所必需的关键粮食作物。在地球这个星球上，重力是塑造生命分布格局的关键因素。对于植物而言，开花是它们繁衍后代、产生新一代种子的必要条件。那么，当水稻的种子被送入太空这一特殊环境后，它们是否能够正常发芽、生长、开花，并最终结出新的种子呢？

答案是可行的。

2024年金秋，我国广袤的土地上，一片独特的稻田格外引人瞩目，其种植的水稻种子源自空间站带回的第三代品种。回溯至2022年，我国空间站成功开展了为期120天的水稻培育实验，实现了水稻“从种子到种子”的全程培养，这在轨实验尚属首次。这些种子经过科学家的精心培育，最终在田间收获了丰硕的果实。

从天而降的种子，其葡萄糖与果糖的含量较地面种子高出5至6倍，且蛋白质含量更为丰富，烹饪后食用当会十分甘甜。自2002年起，中国科学院分子植物科学卓越创新中心（以下简称“分子植物卓越中心”）的研究员郑慧琼及其课题组便致力于探究“在微重力环境下，不同光周期途径是如何影响植物开花的”这一科学问题。自神舟四号起，历经实践八号，直至空间站阶段，该团队成功实施了涵盖空间细胞融合及模式植物全生命周期培养在内的一系列科学实验。

神舟二十号载人飞船成功完成了与空间站天和核心舱的对接，这一过程被新华社捕捉并呈现为精彩绝伦的模拟画面。

在我国空间站生命科学领域，郑慧琼所领导的研究集体负责了一项名为“微重力环境对高等植物开花过程分子机制影响”的研究任务。郑慧琼指出，自2022年7月29日实验开始注入营养液以来，至11月25日实验结束，"微重力条件下高等植物开花调控的分子机理"项目在轨实验历时120天，期间成功完成了拟南芥和水稻种子的萌发、幼苗的生长以及开花结籽的全生命周期培养实验。

王丽华，分子植物卓越中心的实验师，团队成员之一，向我们介绍道，他们的研究团队主要针对模式植物拟南芥和水稻进行深入探究，重点关注以下三个方面：首先，他们分析了微重力对植物开花过程的影响；其次，他们揭示了微重力如何调控植物开花的分子机制以及关键基因表达的变化；最后，他们解析了在长期空间微重力条件下，植物开花基因表达的调控网络机制在植物适应空间环境过程中的作用原理。

在高等植物开花调控的分子机理实验项目中，科研人员巧妙地运用了在轨实时图像以及从轨道返回的拟南芥实验样本，成功收集了不同开花时间下拟南芥对微重力的生长发育表型信息，并获得了与之对应的天地比对转录组数据。王丽华指出，这些数据为我们深入探究植物如何通过调整开花时间来适应微重力环境提供了全新的见解，同时，这些数据也为我们开辟了一条新途径，通过操纵转录调控元件，可以人为地控制空间植物的开花时间，并培育出对空间环境具有更强适应力的植物。

现在，那些从太空站带回地球的水稻种子在大田里进行了繁殖，成功培育出了第三代种子。此外，研究团队在太空微重力环境下首次实现了水稻的再生，并收获了充满活力的再生稻种子。“这无疑为未来在空间生命生态生保系统中利用水稻进行粮食生产提供了全新的思路。”王丽华兴奋地表示。

神舟十七号航天员乘组在轨展示和介绍第三届“天宫画展”作品。

解密对抗失重影响，造福人类生命健康

在踏上太空探索之旅的过程中，航天员的身体会遭受诸多生理上的改变，如骨骼流失、肌肉退化、心血管功能减弱以及免疫功能降低等。那么，是什么原因使得失重现象引发如此广泛的生理效应呢？科学家们又进行了哪些研究来帮助航天员抵抗这些变化呢？

在应对失重状态下骨骼流失的挑战中，我国科研团队在国际上率先对长期太空飞行对航天员骨骼代谢的影响进行了深入研究，揭示了其对糖脂代谢规律和作用机理的关联，结果表明，长时间的太空飞行会削弱航天员调节钙磷代谢的能力，影响骨骼的形成，并可能加剧某些骨骼吸收活动的增强。李莹辉，中国航天员科研训练中心航天员系统副总设计师，向记者透露，我国研发的“骨丢失对抗仪”通过向小腿胫骨施加短暂、高频、低幅的力刺激，能够激发成骨细胞的活性，并有效抑制骨丢失现象。这一技术已在五次长期的飞行实验中得到验证，自神十八任务起，已开始在航天员失重生理效应防护方面得到应用。同时，该技术在辅助治疗地面老年人的骨质疏松症方面，也展现出广阔的应用前景。

值得注意的是，中医所倡导的“整体观念”以及“平衡调节”的核心理念，与长时间处于失重状态下的飞行对人体健康的诸多影响有着极高的契合度。科学家们通过在轨中医四诊仪所采集的数字化信息，成功建立了对在轨飞行者面色、舌象、脉象的分析技术，并在此基础上，揭示了长期飞行状态下，基于阴阳平衡的8种中医证型。研发的便携式和穿戴式穴位刺激设备已经通过了六次飞行健康调理研究的验证，特别是从神十八任务开始，穿戴式设备已被用于航天员的生理效应防护。这一成果有望在极地考察、航海、潜艇等领域得到应用，同时在地面心血管疾病和衰老退行性疾病的辅助治疗方面展现出广阔的应用前景。

针对失重导致的骨骼流失、肌肉退化以及心血管功能失调等飞行中常见的长期生理影响，我国航天医学研究部门进行了空间细胞学的深入探索，并在此领域取得了多项具有国际领先水平的创新性研究成果。

一位小朋友在上海喜玛拉雅美术馆参观“无穹”航天展。新华社发

在深入探索长期飞行导致的骨肌问题细胞学领域，研究人员首次揭示，骨骼肌中的卫星细胞分化受阻是造成肌肉萎缩的关键因素，这一发现为解决空间环境引起的肌肉萎缩、老年人肌肉减少症以及杜氏肌营养不良症等病症提供了全新的治疗策略。我国在失重心血管功能障碍领域取得了重大突破，成功研制并应用了首例“太空器官芯片”，这在国际上也是首例空间血管器官芯片。此举标志着我国已具备在轨进行器官芯片研究的能力，实现了从2D细胞到3D组织器官的飞跃。这一成果荣获了2023年度中国生命科学领域十大进展奖项。

我们的追求在于，针对人类在太空长期生存过程中所遭遇的医学挑战，紧密结合国家的发展规划和人民的健康需求，全面展开基础性、预见性和探索性的太空实验研究。我们期望产出一系列具有广泛影响力的原创性学术成果，进一步充实航天医学的理论体系，促进航天医学新技术的进步，为载人航天的持续发展提供有力支撑，助力国家科技发展战略的推进，最终造福国家和人民的健康福祉。对此，李莹辉充满了期待。

这些在浩瀚太空进行的试验，不仅关注着地球，还拓展了视野，探索着更广阔的宇宙领域。当人们抬头仰望星空，那穿梭于天际的中国空间站，其身影承载着无数梦想与希望，正谱写着属于中国，乃至全人类的辉煌篇章。

（项目统筹：光明日报记者 陈海波、崔兴毅）

《光明日报》（2025年05月19日 07版）

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