揭秘嫦娥四号生物实验

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揭开第四次生物实验的神秘面纱

①月球表面示意图。②绘制嫦娥四号生物科普实验负荷图。

谢更新手持嫦娥四号生物科普实验负载的照片。

当月球沿近地点附近的椭圆轨道运行时，它会使人感到特别大和明亮，所以它被称为“超级月亮”。最近，适逢“超级月亮”空，世界各地的关注度显著提高。对许多中国人来说，当他们仰望“超级月亮”时，他们不仅欣赏和钦佩，而且从心底里关心。因为就在明月之上，我们的嫦娥四号就在那里，在月夜经历着超低温的严峻考验。

月球环境很糟糕。白天最高温度接近130摄氏度，最低温度在零下180摄氏度以下，这无疑是生活的禁区。然而，嫦娥四号不仅在软着陆月球后顽强地“幸存”，而且成功地开展了一系列科学探索活动，包括月球生物科普实验，为孤独的天地长出了第一片绿叶，创造了人类探月的历史。

近日，嫦娥四号生物科学实验舱总设计师、教育部沈空探索联合研究中心副主任谢更新接受本报独家采访，揭露了该实验背后鲜为人知的故事。

(1)激发探索热情和环保意识

嫦娥四号生物科普实验最早可以追溯到2016年。当时，国防科技局、教育部和中国科学院联合发起了月球探测有效载荷创意设计征集活动。重庆大学深圳空探测联合研究中心和教育部提出的“月球微生态系统”设计方案在众多征集活动方案中脱颖而出，成为嫦娥四号运载火箭项目的成功方案。

该研究中心隶属于重庆大学，依托重庆大学科研平台开展深空探测领域的研究。作为联合研究中心的核心成员之一，谢更新参与了征集活动，并在方案设计中发挥了特别重要的作用。后来，他被选为嫦娥四号生物科学实验舱的总设计师。

关于荷载设计创意，谢更新回忆说:“当时的联合研究中心主任钟志华鼓励我们开拓思路。设计的实验不仅要促进学科的发展，还要激发公众对宇宙的热情，激发保护环境的意识。”基于此，我们的设计团队集思广益，最终想出了一个独特的月球生物实验方案。"

在生物科学实验负荷项目的准备过程中，负荷小组遇到了各种问题。本着航天精神，他们在实验物种筛选、坦克工程设计、地面验证试验等方面逐项解决了问题。

2“我们也考虑过带海龟！”

嫦娥四号的生物科学实验负载着棉籽、油菜籽、酵母和果蝇卵。虽然物种不多，但从许多生物物种中选择这些物种并不容易。谢更新说，研究小组为此花了两年时间，由于各种因素，在此期间，选定的物种发生了多次变化。

这次实验选择了蚕卵。谢更新解释说有两个原因:第一，人们对它很熟悉。蚕是一个家喻户晓的名字，许多人可能有养蚕的经验。相比之下，人们不熟悉果蝇或酵母。选择蚕更有利于做好科普工作。第二，丰富的文化内涵。中国自古以来就以丝绸文明，古代丝绸之路极大地促进了东西方的交流。今天的“一带一路”倡议也源于此。此外，蚕吐丝、结茧、破茧成蝶，象征着中华民族实现了蝴蝶的转变。然而，不幸的是，由于客观条件，负荷没有能力保证蚕种从破卵到蝴蝶形成的时期，所以蚕种选择不得不取消。

谢更新透露，在最初阶段，该项目限制不是很严格，研究团队非常开放，甚至考虑过带海龟，这意味着它与玉兔2号竞争，展示了中国文化。然而，由于体型、活动空室和氧气的限制，乌龟也被遗弃了。

实验科学普及团队最终决定围绕三个目标选择物种。首先，它具有生物实验的意义；第二，它达到了普及科学知识的目的；第三，向世界展示中国重大项目的技术能力和水平。最后，选择棉花种子、油菜种子、拟南芥种子、马铃薯、酵母和果蝇卵。

③多学科合作

嫦娥四号生物科学实验负载汇集了许多部门研究人员的智慧。除了深圳空探索联合研究中心的实验团队和重庆大学的相关人员外，还包括湖南大学、京航空航天大学、哈尔滨工业大学和中国航天科技。

“生物科普实验不仅是一项研究，也是一项工程。要实现工程化，必须联合几个核心团队。”谢更新教授说。所有专业团队一起工作，做好自己的工作。例如，位于山东省烟台市的513航天研究所为实验负载工程做出了重要贡献。该研究所负责硬件开发、软件编程、整机组装和焊接、热控实施以及控制子系统中控制电路的一些环境测试。513研究所接到任务后，迅速整合内外部资源，组织有经验的技术骨干，进行产品开发。这也是继神舟九号之后，在台空生物实验领域的一次重要实践。

伟大的项目需要更细致的工作。实验科普小组在细节上努力工作。在负载生物体的照明方案中，谢更新说:“当时有两种负载方案，一种是使用白炽灯，这种技术非常成熟；第二是使用自然光，但没有现成的方案。我们认为这个负荷不仅仅是做生物学研究。最重要的是普及生物学知识，比如月球上的光合作用。因此，在负载方面，我们花费了大量的时间和精力采用特殊的装置来达到利用月球自然光的目的。虽然难度大大增加，但却更有意义。”

④与国际社会分享丰富的成果

嫦娥四号首次降落在月球背面。没有详细的历史数据，也没有可供参考的经验。实验负荷也是如此，团队只能分析和预测月球环境，这不可避免地会导致错误。为了尽可能地适应软着陆后的月球表面温度，实验小组选择了六种耐低温和耐高温的生物。这被证明是非常有远见的。返回的数据显示，在软着陆期间，负载中的温度达到30摄氏度以上，而之前预测的温度为20摄氏度。棉花种子像温度和热量一样，在高温下成功地完成了萌发和生长的过程，获得了“月球上第一个嫩芽”的桂冠。

受3千克重量的限制，负载还需要包括水箱、水、土壤和其他必需品，并且能够承载的资源非常有限。实验负载的图像捕获只能通过两台傻瓜相机返回的照片来实现。这种特殊的环境要求相机能够抵抗辐射、高低温、振动和真实的空，这使得它的功能尽可能简单，例如，它不能在没有聚焦的情况下移动。

谢更新透露:“当专家们分析两台傻瓜相机拍摄的照片时，他们高度怀疑其他种子已经发芽，果蝇的卵可能已经发育并孵化出来了。”但是，只有棉花的发芽情况在图片中非常清楚，所以经过仔细考虑，我们才宣布并确认了棉花种子的发芽情况。虽然有一点遗憾，但负载团队仍然收获颇丰。”

谢更新说，实验负荷小组已经向公众发布了几幅实验图片，其中近400幅正用于科学研究，揭示了在微重力、高辐射、高保真空和高温差等特殊环境下种子的生长和萌发特性。

“当然，这些数据是公开的，欢迎外国同行合作研究，为人类更好地了解和利用月球环境创造条件。目前，欧洲、美国和中国都计划建造月球基地，这不可避免地涉及到生物活动。这次实验是数据和经验技术的重要积累，为今后月球基地的建设奠定了研究基础。”谢更新最后说道。

来源：搜狐微门户