“实干见物”：太空种稻养鱼，筑梦星际生存_风闻

文 ｜ 《中国科学报》 记者 张双虎

中国空间站建成后，从天舟系列货运飞船到神舟系列载人飞船，几乎每艘飞船都会搭载中国科学院上海技术物理研究所（以下简称上海技物所）空间生命科学仪器团队的实验组件或实验单元。

从国际上首次完成水稻全生命周期空间培养实验，到创造最长水生生态系统空间运行纪录；从首次在空间站开展囊胚、原肠运动阶段胚胎发育实验，到首次实现激光共聚焦空间应用，该团队和科学家一起一次次圆满完成空间飞行实验任务，有力推进了我国空间生命科学研究。

“返回式卫星、飞船和空间站中，都有我们研制的仪器。”空间生命科学仪器团队负责人、上海技物所工程一室主任郑伟波告诉《中国科学报》，“载人航天精神和上海技物所‘实干见物’精神的融合，支撑团队完成了‘不可能的任务’。”

“我们不做生命科学研究，但提供空间生命实验装置和实验技术。”上海技物所工程一室前主任张涛说，“这要求我们了解科学家的需求，运用工程技术方面的知识研制出适合空间环境的科学实验仪器，实现科学家的想法。”

部分团队成员合影。受访团队供图

协作：“后墙不倒”锻造过硬团队

空间生命科学实验样品都是活物，为确保样品处于最佳状态，临近发射才能进行样品装载。实验样品装载过程要求高、环节多、时间紧、程序复杂且不允许出现任何失误，这让装载人员压力很大。

2002年12月，神舟四号发射在即，团队按照惯例提前来到酒泉，进驻发射场进行样品装载。全部装载工作完成并封盖后，可能因为操作时太紧张，一位工作人员忽然说：“糟糕！管子上有个夹子，我记不清有没有取下来！”

大家都愣住了，发射在即，如果重新打开盖子检查，时间肯定来不及。

“放心吧，每个夹子都取下来了。”正当大家不知所措时，旁边二岗的同事笃定地说，“你的每一步操作，我都记录着。”

看到确认记录表，大家悬着的心放了下来。

空间科学实验机会难得，对于每次发射任务，硬件团队和科学家团队都投入了大量的时间和精力，如果因操作失误导致实验失败，这个责任谁都“担不起”。

“航天任务的特点是‘后墙不倒’，即发射任务一旦确定，庞大系统中的所有环节必须像齿轮一样紧密咬合，每一步、每一环都不能出错。这就要求团队成员密切配合，严格按照规范操作。”团队成员之一、空间小型哺乳动物装置负责人刘方武说。

中国航天事业从艰难起步、不断积累，到跨越式发展，每上一个台阶，背后都有一群人在争分夺秒地工作。航天任务中，所有工作围绕“后墙”倒排时间，这意味着团队没有退路，要破釜沉舟、勇往直前，也意味着团队要一次次突破极限。

面对挑战，团队统筹规划、凝练各项目共同点，创造性地提出模块化、标准化的设计思路。团队采用模块级、组件级和单元级的标准化设计，机电热接口统一标准，以适应多用户实验需求和未来升级扩展的需求。

“团队作战、追求极致是我们的特点。”郑伟波说，“不管是否负责某个模块，遇到难题大家一起想办法。正是这种密切配合、相互支持的合作方式，让我们不断实现突破，形成多层次、标准化的产品设计，高效支持了相关项目的研制和交付。”

每次发射任务前，团队都会拟定各种预案，除准备备份实验单元外，还要提前20多天进入发射场演练，分析各种可能出现的问题，并针对问题进行预案验证。

“通过多次演练，团队成员对所有操作都已烂熟于心。”刘方武说，“但我们依然制定故障预案、标准作业流程，一岗分步工作、二岗确认检查记录等操作规范，每一步、每一项都对着表格确认，确保万无一失。”

攻关：“白盒子”倒逼技术创新

工欲善其事，必先利其器。空间生命科学仪器需要满足空间环境条件，并在资源严格约束条件下尽最大可能满足科学实验需求。

进入太空的仪器首先要耐受力学环境，“扛得住”发射和返回时的震动和冲击。而且空间站、卫星或飞船对载荷的体积、重量都有严格约束，这对仪器研制提出了极高要求。此外，空间生命科学实验对象是活物，要保障实验样品从上行过程至在轨实验全流程活性，甚至“活得好”，意味着生命保障系统比地球上复杂得多。

空间站生命生态科学实验系统。

空间站生物技术科学实验系统。

“空间微重力环境在地面很难模拟，目前只有落塔、抛物线飞机和探空火箭等能短时间模拟，如何适应微重力环境，需要细致设计和多方面验证。”团队成员之一、空间站生物技术科学实验系统项目负责人王林君说，“空间微重力环境下的气液没有固定界面，比如为排除空间细胞培养实验过程中气泡的影响，我们就想了各种方法。”

“更重要的是，科学家希望对在轨实验过程有清晰的了解，希望空间科学实验是个‘白盒子’，这要求在轨实验变化可检测、过程可操控。”郑伟波说，“这也是巨大挑战。”

2024年4月，4条斑马鱼随神舟十八号飞船进入空间站，完成了43天空间环境下密闭水生受控生态科学实验。这是一个密闭的二元生态系统，斑马鱼呼吸所需氧气由金鱼藻光合作用产生，斑马鱼呼吸产生的二氧化碳为金鱼藻光合作用提供碳源。为了让该二元生态系统稳定运行，团队进行了精心设计，对密闭单元中的溶氧值进行了闭环控制，使水中溶氧值一直在斑马鱼的需求范围内，并通过地面长期实验验证，确保空间实验圆满成功。

2024年11月15日，一批果蝇随天舟八号货运飞船进入空间站。在轨繁育实验中，科学家研究了果蝇在空间站求偶、交配、繁育后代的过程，也记录了果蝇刚孵化出来时，因不适应空间微重力环境，在太空飘浮、翻跟头的珍贵画面，获得了大量科学数据。培养实验中，团队为果蝇建立了地磁和亚磁两个对照环境，在空间站和地面分别进行对比试验。除了提供氧气、喂食等基本生命保障外，团队甚至还对果蝇实验区进行了气味净化。

为了让动物在空间研究平台活得“舒适”，团队成员付出了大量心血。

团队成员之一、空间站生命生态科学实验系统项目负责人田清介绍：“空间站斑马鱼实验不仅为空间密闭生态系统物质循环研究提供了重要支撑，还为空间环境对脊椎动物生长发育与行为影响研究提供了丰富数据。空间站也是一个密闭空间，如何构建基于生物的生命支持系统，对于未来载人深空探测意义重大。”

围绕空间生命科学研究需求，团队以“原位观测+生命支持+精细操控”为核心技术链，突破空间原位（显微）成像与检测、微生态空间环境调控和实验过程多模式操控等系列关键技术，促进空间生命科学研究的发展。

航天载荷研制的特殊需求倒逼团队逐渐形成“特别能吃苦、特别能战斗”的作风。通过理念创新和一次次技术突破，科学家正将“拓耕星海”的梦想变为现实。

求实：传承发扬“实干见物”

上世纪80年代，上海技物所就开始介入空间生命科学仪器研制，成为国内空间生命科学仪器研制的主力团队，相关装置在实践八号、实践十号、天宫二号、天舟一号和空间站等平台成功应用，满足了相关实验需求。

2022年7月，开展空间站水稻培养实验时，种子可控萌发问题曾让团队伤透了脑筋。

在失重条件下，土壤中的空气不容易排出，因此浇水量不容易控制。水浇少了，不利于种子萌发；水浇多了，又会淹死种子。

“地面简单的操作，在太空中会变得很复杂，而空间生命科学实验装置就是一个微缩的太空实验室，要求在资源极其有限的条件下，高可靠性地实现地面生物学实验室的功能。”刘方武说。

实验中，科学家通过在轨控制，在国际上首次获得空间发育的水稻和再生稻的新种质资源。

“这也体现了我们倡导的‘实干见物’精神。”郑伟波强调。

“实干见物”是上海技物所的传统，在培养学生、锻炼青年科研人员时，老一辈科研人员都会强调，无论是研制科学仪器还是进行技术攻关，一定要通过实物验证来确认方案是否可行、功能指标能否满足预期目标，将科学家的设想、想要的参数和功能，用实物验证体现出来。

“所里的传统是脚踏实地研究，最后要见到实物、见到验证效果。”郑伟波解释说，“技术攻关不能仅停留在纸面上，只提交一份技术报告，或只通过仿真、计算就算完成了，一定要拿出实实在在的仪器设备，以及功能、性能的测试结果。”

航天载荷研制过程中，“实干”意味着必须自力更生、艰苦奋斗，“见物”则要大力协同、严谨务实、勇于攀登。从这个意义上说，“实干见物”既是老一辈“技物人”的传承，也是新时代科学家精神的体现。

2012年，团队成员之一、上海技物所工程一室电子学组组长袁永春加入团队，开始参与天宫二号高等植物实验装置研制。一开始，他认为在研究所工作比企业轻松，但很快发现从事空间科学实验仪器研制不仅要“仰望星空，有情怀”，还要有足够的体力和耐力，秉持“实干见物”精神攻克一道道技术难关。

“科学探索宽容失败，但航天产品要求万无一失。”袁永春说，“我们的工作带着航天特有的烙印，要求仔细再仔细，确保每一次任务圆满成功。”

凭借将载人航天精神融入“实干见物”精神，团队已完成多项“全球首次”，并建立了我国空间站生命科学实验技术体系。目前，团队正为进一步拓展空间生命科学实验平台开展关键技术攻关，努力打造空间实验利器，解锁空间生命密码，为未来相关研究提供更有力的支持。

在越来越多科学家的努力下，生命的疆界正在向深空拓展。