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    揭秘嫦娥四号生物实验:曾考虑搭载乌龟
    2019-02-27 07:03:50 来源: 人民日报海外版
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    ①月面示意图。 ②手绘嫦娥四号生物科普实验载荷示意图。

    谢更新手捧嫦娥四号生物科普实验载荷留影。

      ?#34385;?#27839;着椭圆形轨道,运行至近地点附近?#26412;?#20250;让人们觉得格外大而明亮,被称为“超?#23545;?#20142;”。近日,适逢“超?#23545;?#20142;”当空,全球各地对其关注度显著上升。而对很多中国人来说,抬头仰望那轮“超?#23545;?#20142;”?#32972;?#20102;欣赏赞叹之外,还有发自心底的牵挂。因为就在那皎洁的明月之上,我们的嫦娥四号正在那里,经受着月夜超低温的严酷考验。

      月面环境?#24378;?#24597;的,白天最高温度高近130摄氏度,最低则低于零下180摄氏度,无疑是生命的禁区。然而,嫦娥四号自月背软着?#25581;?#26469;不仅顽强地“生存”下来,而且成功进行了一系列科学探测活动,其中包括进行了月面生物科普实验,在那个绝世寂寥的天地间生长出第一片绿叶,创造了人类?#34385;?#25506;测的历史。

      近日,嫦娥四号生物科普实验载荷的总设计师、教育部深空探测联合研究中心副主任谢更新接受了本报专访,揭秘了本次实验背后鲜为人知的故事。

      ①旨在激发探索热情和环保意识

      嫦娥四号生物科普实验最早可追溯到2016年。彼?#20445;?#22269;防科工局、教育部、中国科学院等联合开展?#34385;?#25506;测载荷创意设?#26222;?#38598;活动。重庆大学联合教育部深空探测联合研究中心提出的“月面微型生态?#20302;场?#35774;计方案从征集活动的众多方案中脱颖而出,成为嫦娥四号搭载项目的中选方案。

      该研究中心挂靠重庆大学,依托重庆大学的科研?#25945;ǎ?#24320;展深空探测领域研究。作为联合研究中心核心成员之一,谢更新参与了征集活动,并在方案设计中起?#25945;?#27530;重要作用,他后来也因此被选拔为嫦娥四号生物科普实验载荷总设计师。

      对载荷设计创意,谢更新回忆说:“时任联合研究中心主任钟志华鼓励我?#24378;?#25299;思路,设计的实验要既能推动学科发展,?#24092;?#24341;起大众关注宇宙的热情和激发保护环境的意识。”我们设计团队据此进行头脑风暴,最终拿出了别具一格的月面生物实验的方案。”

      在生物科普实验载荷项目的准备过程中,载荷团队遇到各种问题。他们凭借着?#25945;?#31934;神,在实验物种筛选、罐体工程设计、地面验证试验等方面,逐项解决问题。

      ②“我们还考虑过搭载乌龟!”

      嫦娥四号生物科普实验载荷搭载了棉花种子、油菜种子、酵母和果蝇卵等。虽然种类并不多,但是把这几类从众多生物物种中选择出来并不容易。谢更新介绍说,课题组为此花费了两年时间,囿于各种因素的限制,期间,选取的物种更换了多次。

      蚕卵曾入选为本次实验对象。谢更新解释说,理由有?#25945;酰?#19968;是人们对其熟识程度高。蚕可谓家喻户晓,很多人可能还有养蚕经历。与之相比,人们对果蝇或者酵母就显得陌生。选蚕更?#27427;?#20110;更好地做科普工作。二是文化内涵丰富。中国自古以来就?#36816;?#32504;文明天下,古丝绸之路大大促进了东西方交往,今天的“一带一路?#32972;?#35758;也源于此。此外,蚕吐丝、结茧、破茧成蝶象征着?#35874;?#27665;族实现蝶变。然而,遗憾的是,由于客观条件限制,载荷不具备蚕从破卵到成蝶的周期保障能力,蚕卵选项被?#28909;?#28040;了。

      谢更新透露,开?#20864;?#27573;,工程约束性不是很大,课题组思路很开放,甚至考虑过搭载乌龟,寓意其与玉兔二号赛跑,彰显中国文化色彩。但是由于尺寸、活动空间、氧气的制约,乌龟也被放弃了。

      实验科普团队最终确定围绕三大目标进行物种选择。一是具有生物实验意义,二是达到科普知识的目的,三是向世界?#25925;?#20013;国重大工程?#38469;?#33021;力和水?#20581;?#26368;终入选的是“棉花种子、油菜种子、拟南芥种子、马铃薯、酵母和果蝇卵”。

      ③多方面多学科通力合作

      嫦娥四号生物科普实验载荷汇聚了众多部门科研人员的智慧,参与其中的,除了深空探测联合研究中心实验团队、重庆大学的相关人员之外,还包括来自湖南大学、?#26412;?#33322;空?#25945;?#22823;学、哈尔滨工业大学、中国?#25945;?#31185;技集团等高校团队和企业团队,领域涉及机械、控制、环?#22330;?#29983;物、光学、能源等。

      “生物科普实验不仅是项研究,而且是工程项目。要实现工程化,必须要凝聚几个核心团队。”谢更新教授表示。各专业团队分工合作,做好自己?#26800;?#30340;工作。例如,位于山东省烟台市的?#25945;?13所,在实验载荷的整机工程化做出了重要贡献。该所负责控?#21697;窒低?#20013;控制电路硬件研制、软件编程、整机装配及焊装、热控实施和部分环境试验。接到任务后,513所迅速整合所内外资源,组织经验丰富的?#38469;?#39592;干,开展产品研制。这也是该所继神舟九号之后再一次在太空生物实验领域的重要实践。

      大工程更要出细活。实验科普团队在?#38468;?#19978;下足了功夫。在载荷生物的采光方案上,谢更新说:“当时在载荷上有两种方案,一种是使用白炽灯光,这种?#38469;?#24050;经很成熟了;第二种是采用自?#36824;猓?#20294;是没有现成的方案。我们考虑到这次载荷不仅仅只是想做一个太空生物研究而?#36873;?#26368;重要的是向大众普及生物学知识,?#28909;?#35828;在月面的光合作用。所以在载荷上,我们花费了大量的时间和精力采用了特殊的装置,?#28304;?#21040;使用月面太阳自?#36824;?#30340;目的,虽然难度大大增加,但意义更大。”

      ④丰富成果与国际社会?#34453;?/font>

      嫦娥四号登陆?#34385;?#32972;面是人类第一次,没有详细历史数据可参考,也无经验可借鉴。对于实验载荷来说也是如此,团?#21448;?#33021;对月背环境进行?#27835;?#39044;测,难免?#24418;?#24046;。为尽可能适应软着陆后月背地面温度,实验团队选择?#22235;?#20302;温的和耐高温的6类生物。此举被证明是非常有远见的。传回的数据显示,软着陆?#20445;?#36733;荷内温度达30多摄氏度,而此前预测的温度是20摄氏度。喜温耐热的棉花种子顺利完成了高温下发芽生长的过程,摘下了“?#34385;?#31532;一片嫩芽”的桂冠。

      受重量3千克的约束,载荷还需要包括罐体、水、?#23525;?#31561;必需品,所能承载的资源非常有限。对实验载荷的图像捕捉只能通过两部傻瓜相机传回的照片来实现。特殊的环境对相机在抗辐射、抗高低温、抗震动、真空等方面提出了异常?#37327;?#30340;要求,使得其功能尽可能简单,?#28909;?#27809;有调焦等功能,也不能移动。

      谢更新透?#31471;担骸?#19987;家在?#27835;?#20004;部傻瓜相机拍摄传回的照片?#20445;?#39640;度怀疑其他种子也发芽了,果蝇卵?#37096;?#33021;发育孵化了。但是?#35745;?#20013;只有棉花发芽是非常清楚的,所以经过审慎考虑,我们只对外公?#26082;?#35748;了棉花种子发芽。虽然略有遗憾,但是载荷团队仍然收获颇丰。”

      谢更新说,实验载荷团队向公众发布了数张实验?#35745;?#36824;有近400张正用于科学研究,揭示种子在微重力、高辐射、高真空、高温差的特殊环境下,生长发芽的特点。

      “当然,这些数据?#24378;?#25918;的,?#38431;?#22806;国同行合作研究,为人类更好?#40092;?#21644;利用?#34385;?#29615;境创造条件。目?#22467;访饋?#20013;国?#21152;?#24314;设?#34385;?#22522;地的规划,其中必然涉及生物活动。这次实验是一次重要的数据和经验?#38469;?#30340;积累,为未来?#34385;?#22522;地的建设奠定研究基础。”谢更新最后表示。(赖 杰)

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