“实干见物”：太空种稻养鱼，筑梦星际生存

中国空间站建成后，几乎每艘宇宙飞船都将配备中国科学院上海技术物理研究所(以下简称上海技术物理研究所)空间生命科学仪器团队的实验部件或试验模块，从天舟系列货运宇宙飞船到神舟系列载人宇宙飞船。

从世界上第一次完成水稻全生命周期空间培养试验，到创造最长的水生生态系统空间运行记录;从第一次在空间站进行胚胎发育试验和原肠运动阶段，到第一次实现激光聚焦空间应用，团队和科学家一次又一次成功完成了空间航行试验任务，有效推动了中国空间生命科学的研究。

“我们开发的仪器包括返回式卫星、宇宙飞船和空间站。”空间生命科学仪器团队负责人、上海科技技术研究所工程一室主任郑伟波告诉《中国科学报》，“载人航天精神与上海科技技术研究所‘实事求是’精神的结合，支持团队完成‘不可能的任务’。”

“我们不做生命科学研究，但我们提供空间生命实验装置和实验技术。”上海科技物理研究所第一工程室前主任张涛表示，“这就要求我们了解科学家的需求，利用工程设计相关知识开发适合室内环境的科学实验仪器，实现科学家的想法。”

一些团队成员合影留念。受访团队提供图片。

合作：“后墙不倒”锻造坚实的团队

空间生命科学测试样品是活物。为了确保样品处于最佳状态，样品只能在发射附近装载。测试样品的装载过程要求高，环节多，时间紧，程序复杂，不允许出现任何错误，这给装载人员带来了很大的压力。

2002年12月，神舟4号即将发射。按照惯例，团队提前来到酒泉，进入发射场进行样品装载。所有装载工作完成并密封后，一名工作人员突然说：“太糟糕了!管道上有一个夹子。我不记得我是否把它拿下来了!”

每个人都惊呆了，发射即将到来，如果再次打开盖子进行检查，时间肯定来不及了。

“别担心，每个夹子都被取下了。”就在大家不知所措的时候，二岗旁边的同事坚定地说:“我已经记录了你操作的每一步。”

看到确定的记录表，大家悬着的心都放了下来。

空间科学实验是一个难得的机会。硬件团队和科学家团队在每个发射任务上都投入了大量的时间和精力。如果测试失败是由于错误的操作造成的，没有人能承担这个责任。

“太空任务的特点是‘后墙不会掉下来’，也就是说，一旦发射任务确定，庞大系统中的所有环节都必须像齿轮一样紧密咬合，每个步骤和环节都不能出错。这就要求团队成员密切配合，严格按照规范操作。”刘方武是团队成员之一，空间小型哺乳动物设备负责人。

从艰难的开始、不断的积累到跨越式的发展，中国的航天事业每一步都有一群人在与时间赛跑。在航天任务中，各种工作都围绕着“后墙”倒排，这意味着团队没有退路。这也意味着团队必须一次又一次地突破极限。

面对挑战，团队协调和完善各项目的共同点，创造性地提出模块化、标准化的设计理念。团队选择模块级、组件级和模块级的标准化设计，统一机电接口标准，以满足未来多客户测试和升级扩展的需要。

郑伟波说：“团队战斗和追求完美是我们的特点”。“无论我们是否负责某个模块，当我们遇到问题时，我们都会一起想办法。正是这种紧密合作、相互支持的合作模式，使我们不断取得突破，形成多层次、标准化的产品设计，有效支持相关项目的开发和交付。”

在每个发射任务之前，团队将制定各种计划。除了准备备份测试模块外，团队还将提前20天以上进入发射场进行演习，分析可能出现的各种问题，并对该问题进行计划验证。

刘方武说：“通过多次演练，团队成员已经熟悉了所有的操作”。“但是，我们仍然制定了故障计划、标准操作流程、一步一步的工作、两个岗位的检查记录等操作程序。每一步和每一项都是根据表格确定的，以确保安全。”

攻关：“白盒”倒逼技术创新

工人们想把工作做好，工人们想把工作做好。空间生命科学仪器需要满足室内环境条件，并在严格的资源约束下尽可能满足科学实验的需要。

进入太空的仪器必须首先承受力学环境，并在发射和返回过程中“承受”振动和冲击。此外，空间站、卫星或宇宙飞船严格限制负载的体积和重量，这对仪器的开发提出了很高的要求。此外，空间生命科学的实验对象是生物。为了确保试样从上升到轨道试验的整个过程的活性，甚至“活得好”，这意味着生命安全系统比地球上复杂得多。

“地面上很难模拟空间微重力环境。现在只有落塔、双曲线飞机和探空火箭可以在短时间内模拟。如何适应微重力环境需要详细的设计和多方面的验证。”空间站生物科学技术实验系统项目经理王林君说，“空间微重力环境下的汽液没有固定的界面。例如，我们想出了各种方法来消除空间细胞培养实验过程中气泡的影响。”

郑伟波说：“更重要的是，科学家们希望对在轨实验过程有一个清晰的认识。他们希望空间科学实验是一个‘白盒子’，这就要求在轨实验的变化可以被检测和控制”。“这也是一个巨大的挑战。”

2024年4月，四条斑马鱼与神舟18号宇宙飞船一起进入空间站，在室内环境中完成了为期43天的封闭式水生控制生态科学试验。这是一个封闭的二元生态系统。斑马鱼呼吸所需的氧气是由金鱼藻类的光合作用产生的。斑马鱼呼吸产生的二氧化碳为金鱼藻类的光合作用提供了氮源。为了使二元生态系统稳定运行，团队精心策划，闭环控制了封闭模块中的溶解氧值，使水中的溶解氧值始终在斑马鱼的需求范围内，并通过长期路面试验验证，确保了空间试验的成功。

2024年11月15日，一批果蝇与天舟8号货船一起进入空间站。在轨道繁殖实验中，科学家们研究了果蝇在空间站求偶、交配和繁殖后代的过程。他们还记录了果蝇刚孵化时在太空中漂浮和翻滚的珍贵图片，因为它们不适应空间的微重力环境，并获得了大量科学数据。在培训实验中，该团队为果蝇建立了两个比较环境：地磁和亚磁，并在空间站和地面之间依次进行比较试验。除了提供氧气和喂食等基本生命保障外，该团队还净化了果蝇试验区的味道。

团队成员为了让动物在空间研究平台上“舒适”地生活，付出了很多努力。

空间站生命生态科学实验系统项目经理田清表示：“空间站斑马鱼实验不仅为空间封闭生态系统的物质循环研究提供了重要支持，而且为研究室内环境对脊柱动物生长发育和行为影响提供了丰富的数据。空间站也是一个封闭的空间。如何建立一个基于生物的生命支持系统对于未来的载人深空探测非常重要。”

围绕空间生命科学研究的需要，团队以“原点观察”为重点生命支持“精细控制”是一条核心技术链，突破了一系列核心技术，如空间原点(显微)成像与检测、微生态室内环境控制和实验过程多模式控制，促进了空间生命科学探索的发展。

航空航天负载开发的特殊要求迫使团队逐步形成“特别能吃苦，特别能战斗”的作风。科学家们正在通过理念创新和一次又一次的技术突破，将“拓展星海”的梦想变成现实。

求实：继承和发扬“实干见物”

20世纪80年代，上海科技技术研究所开始参与空间生命科学仪器的开发，成为国内空间生命科学仪器开发的主要团队。相关设备成功应用于实践8号、实践10号、天宫2号、天舟1号、空间站等渠道，满足相关实验需要。

2022年7月，在空间站进行稻谷培养实验时，种子的可控萌发问题让团队感到头疼。

在失重环境下，土壤中的气体不易排出，因此浇水量不易控制。少浇水不利于种子发芽;如果浇水过多，种子会再次淹死。

刘方武说：“道路的简单操作在太空中会变得非常复杂，而空间生命科学实验装置是一个微型太空实验室，要求在资源极其有限的情况下实现道路生物实验室的高可靠性功能。”。

在实验中，科学家们首次通过在轨控制获得了世界上空间开发的水稻和再生水稻的新种质资源。

郑伟波强调：“这也体现了我们所倡导的‘实干见物’精神。”

“实事求是”是上海科技研究所的传统。老一辈科研人员在培养学生和培养年轻科研人员时，会强调，无论是开发科学仪器还是进行技术研究，都必须通过物理验证来确定方案是否可行，功能指标是否能够达到预期效果，并通过物理验证反映科学家的想法、想要的参数和功能。

郑伟波解释说：“研究所的传统是脚踏实地地研究，最终看到真实的物体和验证效果”，“技术研究不能只停留在纸面上，只能提交一份技术报告，或者只能通过模拟和计算来完成。我们必须拿出真正的仪器和设备，以及功能和特性的测试结果。”

在航空航天负荷的开发过程中，“努力工作”意味着我们必须自力更生，努力工作，“看到事物”要大力协调，严谨务实，勇于攀登。从这个意义上说，“努力工作，看到事物”不仅是老一辈“技术人员”的传承，也是新时期科学家精神的体现。

2012年，团队成员之一、上海科技技术研究所工程一室电子学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的开发。起初，他认为在研究所工作比在公司工作容易，但他很快发现，从事空间科学实验仪器的开发，不仅需要“仰望星空，有感情”，还需要一定的体力和耐力，坚持“实事求是”的精神，克服技术困难。

袁永春说：“科学探索和宽容是失败的，但航空航天产品的要求是安全的”。“我们的工作有着独特的航空航天品牌。我们需要谨慎，以确保每项任务的成功。”

通过将载人航天精神融入“实事求是”精神，团队完成了多项“世界首次”，建立了中国空间站生命科学实验技术体系。目前，团队正在开展关键技术研究，进一步拓展空间生命科学实验平台，努力打造空间试验武器，解锁空间生命密码，为未来相关研究提供更有力的支持。

在越来越多的科学家的努力下，生命的边界正在向深空扩展。