出品：科普中國
作者：中國科普博覽
監制：中國科普博覽
在距離地球約400公里的浩瀚太空中，中國天宮空間站正以每秒7.9公里的速度呼嘯而過，成為人類探索宇宙奧秘的新前沿。在這片廣袤無垠的太空中，科學家們正開展著一系列令人著迷的生命科學實驗和空間燃燒科學實驗，試圖揭開生命與火焰在太空環境下的神秘面紗。
生命在太空綻放
在中國空間站的問天實驗艙內，曾經歷過120天的水稻全生命周期空間培養實驗，這是國際上首次完成的水稻在太空結籽的壯舉。科學家們，如中國科學院分子植物科學卓越創新中心研究員鄭慧瓊，通過這一實驗，邁出了在太空種植糧食作物的重要一步。
中國科學院分子植物科學卓越創新中心研究員鄭慧瓊表示，讓水稻在空間結籽只是第一步，未來他們計劃利用這些水稻種子，在空間再完成2-3代植物從種子到種子的實驗，深入研究植物對長期空間環境的適應性以及遺傳機制的穩定性。
這一研究不僅具有科學價值，更具有深遠的意義。中國科學院空間應用工程與技術中心研究員倉懷興指出，一旦植物在空間相關規律被研究透徹，人類將能夠培育出適合在太空種植生長的糧食作物，這對于未來的太空探索，無論是月球基地的建設，還是火星移民計劃，都將起到至關重要的作用。
生命生態實驗柜，這個被形象地稱為“太空旅館”的設施，為科學家們提供了研究生物個體在微重力和輻射環境下生長、發育與衰老的寶貴平臺。實驗柜內，不同的研究對象得到了個性化的實驗裝置設計，從植物種子、幼苗到微小型動物如果蠅、線蟲，甚至是小型嚙齒類動物如小鼠，都能在這里找到適合的研究環境。
生命生態實驗柜示意圖
（圖片來源：科學大院）
與此同時，生物技術實驗柜則從微觀角度開展研究，以生物組織、細胞和生化分子等樣品為對象，探索太空環境對生命的影響。例如，通過肺細胞的培養實驗，科學家們可以考察空間輻射對肺細胞生長的影響，從而揭示太空環境對人體健康的潛在風險。
太空中的馭火者
在太空的另一端，燃燒科學實驗正在如火如荼地進行。火，這個自數萬年前的原始人認識并利用以來就伴隨人類發展的神秘物質，在太空微重力環境下展現出了與地球截然不同的燃燒現象。
燃燒科學實驗柜的核心就是一個燃燒室，除了在燃燒室中央形成的火炬之外，燃燒室內外還遍布各種測量儀器，能檢測點火是否成功和火焰的細微變化，還能檢測高達1500多度火焰的溫度及濃度的空間分布，研究被重力掩蓋的燃燒的物理化學過程。
清華大學副教授劉有晟作為燃燒科學實驗責任科學家，指出太空燃燒實驗的兩個主要目的：一是研究空間站防火問題的深層次機理，二是為地面和航空航天領域與燃燒相關的能源系統、動力系統裝置提供理論支撐。
借助燃燒科學實驗柜，科學家們得以在微重力環境下對燃燒過程開展研究，排除浮力對流作用，抑制顆粒或液滴沉降，從而觀察到被重力掩蓋的燃燒的物理化學過程。這一研究對于發展反應動力學理論，以及優化地面燃燒動力系統具有重要意義。
空間站燃燒科學實驗柜甲烷燃燒圖像（左）與地面同種工況甲烷燃燒圖像（右）（圖片來源：中國科學院工程熱物理所 清華大學燃燒能源中心）
2023年2月16日，夢天艙內燃燒科學柜中的實驗系統成功執行了首次在軌點火測試，采用甲烷作為燃料，展示了與地面截然不同的火焰形態。在航天員關上燃燒室的艙門以后，所有的指令是從地面運控中心，相應的團隊去發出指令，里面的點火可以說是全自動的，通過這些指令，把燃燒室排成真空，輸入我們想要的環境氣體，達到一定配比后，我們再進燃料氣體。
當失去了重力的影響，這團小火球呈現出了與地面截然不同的狀態，外部的擴散火焰與地面相同實驗結果相比，更為短而圓，火焰層次也更加清晰可見。這一實驗不僅標志著中國太空燃燒實驗取得了重要突破，更為人類探索燃燒這一古老而又常新的自然過程提供了新的視角。
結語
從生命在太空的綻放，到火焰在太空的舞動，中國天宮空間站正成為人類探索宇宙奧秘的重要平臺。隨著科學家們的不斷努力，相信在不久的將來，我們將能夠揭開更多關于生命與火焰在太空環境下的神秘面紗，為人類的太空探索之路鋪就堅實的基石。
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