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各位同学、老师,大家好。今天小界来和大家聊聊我国空间站迎来了4位特殊的“太空访客”4只黑色小鼠,这是我国首次将小鼠送上空间站开展科学实验。
或许有人会疑惑:人类进入太空已逾50年,为何还要特意送小鼠上天?这背后,藏着关乎人类未来太空生存的关键答案。
1961年,苏联宇航员加加林首次进入太空,不仅为人类探索宇宙开辟了新空间,也为开展特殊环境下的科学研究提供了独特场景。
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而此次送小鼠上天,核心是要解答两个关键问题,这两个问题直接关系到人类能否长期在太空生存。观察以小鼠为代表的哺乳动物进入太空后,会产生哪些生理性变化与反应,以及长期在太空环境中生存会出现哪些适应性调整。
探究小鼠在太空环境中能否正常繁殖,小鼠的繁殖周期极短,适合快速观察太空环境对生物繁殖能力的影响,为人类未来太空定居提供重要参考。
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并非所有小鼠都能获得“太空入场券”,科研团队为这次任务筛选的小鼠,每一只都经过了层层考验,其筛选标准甚至参照了航天员的筛选逻辑。首先,实验选用的并非大众印象中的小白鼠,而是C57BL-6品系的黑色小鼠。
这类小鼠属于近交系,相较于白色小鼠,个体差异更小,实验均匀性更高,且饮食需求和活动量更低,是开展空间中性科学实验的理想品系。
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同时,这些小鼠达到SPF7级标准,即无特定病原体小鼠,自身不携带对人类和其他动物有害的病原体,既能保障航天员安全,也能确保小鼠自身的健康状态,为实验的顺利开展奠定基础。
小鼠的筛选并非随机挑选,而是从三个核心维度严格筛选:心理耐受力,需能在逆境中保持稳定状态;生理机能,需具备较强的身体能力;体能水平,需满足太空环境下的生存需求。为此,科研团队专门制定了一套完整的筛选与训练方案,每一项测试都在淘汰不合格的个体。
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首先是体能关,小鼠需在圆柱形跑轮上持续奔跑110秒,奔跑速度快、坚持时间长的个体才能进入下一轮筛选。随后是抗眩晕测试,通过旋转仪进行X轴和Y轴旋转后,让小鼠走过独木桥,检验其能否抵抗太空环境中可能出现的眩晕状态,保持身体平衡;
太空失重环境下的眩晕感,即便是经过训练的航天员也需要适应,更别说小鼠。接下来是尾吊实验,通过悬吊测试小鼠的心理承受能力,确保其能从容应对太空实验中的各类操作。
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之后是迷宫实验,借助食物诱导,观察小鼠在规定时间内的探索能力和记忆力,确保其能在太空环境中找到存放食物和水的特定位置,这直接关系到小鼠在太空的生存。
最后,科研团队为小鼠研发了专属的太空饲养单元,并提前让小鼠在发射场适应该环境。饲养单元内设置了弹簧圆洞,契合小鼠穴居动物的习性,既能减缓上行和返回过程中产生的冲击,也能为小鼠提供活动和休憩的空间,帮助其更好适应太空环境。
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筛选过程异常严格,科研团队从300只小鼠中经过三轮实验,筛选出48只送往酒泉发射场进行进一步培育,最终确定4只小鼠搭载单元进入太空。
同时团队还设置了多组对照组,用于与上天组进行对比研究,确保实验结果的科学性和准确性,每一步的严谨,都是为了让实验数据更具参考价值。
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小鼠的太空“家园”由中国科学院动物研究所与上海技术物理研究所联合研发,分为两部分。其中,小型哺乳动物实验装置于2025年9月随天舟货运飞船提前送往空间站;
4只小鼠分为两组,每组两只,于10月31日在甘肃酒泉搭载神舟载人飞船进入太空,奔赴300至400公里外的空间站,这一垂直距离甚至短于北京到沈阳的距离,因此地面与空间站之间可实现实时通话。
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进入空间站后,航天员将小鼠所在的两个单元装入实验装置中进行饲养。装置下层配备氧气气瓶,同时通过净化装置处理小鼠代谢产生的废气,避免污染太空环境。
针对太空失重环境下小鼠排泄物易漂浮的问题,科研团队设计了定向风场,通过两个风扇引导气流,使小鼠的粪便集中收集,防止排泄物漂浮导致小鼠窒息,这一细节设计,看似简单,却直接关系到小鼠的太空生存安全。
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饲养单元内安装了24小时监控设备,白天采用工作照明,清晰观察小鼠状态,夜晚切换为红外照明,模拟地面昼夜交替规律,每12小时轮换一次,早上7点开灯,晚上7点关灯。
小鼠属于夜间活跃动物,其大部分饮食和饮水行为都发生在夜间,这一设置也是为了让小鼠尽可能保持地面的生活习性,减少环境变化带来的应激反应。
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科研团队还基于人工智能技术构建了小鼠行为评价系统,在地面可实时追踪小鼠的运动状态、睡眠情况、个体互动以及饮食饮水频次,全面掌握小鼠在太空环境中的适应情况。
初期监控显示,小鼠虽有紧张情绪,但活动状态良好,还会梳理毛发、在弹簧管内活动休憩,甚至争抢躲避管,排便也保持正常,一切都在朝着预期方向发展。
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但意外,毫无征兆地发生了。按照原计划,实验仅需4天即可结束,科研人员也准备前往酒泉迎接小鼠返回,可神舟20号返回飞船被太空碎片撞击,导致无法按计划返回。
科研团队原本按照5天返回周期准备了10天的粮食,仅能满足航天员交接期间的需求,无法应对长期滞留的情况,小鼠的饮食和饮水供应,瞬间成为团队最焦虑的问题,这4只小鼠,能否在太空撑到飞船修复返回?
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饮水问题相对容易解决,团队决定使用航天员的循环水,这类水中添加了银离子,不仅安全,还能帮助小鼠保持健康。但饮食问题却更为棘手,团队成员在北京、上海、酒泉三地每天召开近12小时线上会议,反复研讨解决方案,全程24小时不眠不休,每一个决策都关乎小鼠的生死。
原计划11月4日小鼠返回,到11月9日时,小鼠的粮食已完全耗尽,而神舟飞船最终于11月14日返回地面,原本5至7天的“太空出差”,变成了长达14天的“超长加班”,小鼠也经历了数天饥饿。
这段时间里,科研人员每天早上的第一件事,就是询问小鼠的存活情况,只要夜间没有紧急电话,就说明小鼠状态正常,每一个不眠之夜,都是对科研团队和小鼠的双重考验。
科研团队从航天员的饮食清单中筛选出压缩饼干、韧性饼干、豆浆、苹果胡萝卜汁等备选食物,经过综合评估,排除了存在安全风险的压缩饼干,同时考虑到小鼠存在乳糖不耐受问题,放弃了牛奶,最终选定豆浆作为小鼠的应急食物。
为确定合适的豆浆浓度,科研团队在地面开展了大量实验,最终找到既能保证小鼠营养需求,又能避免堵塞水嘴的最佳浓度,每一个细节的打磨,都是为了让小鼠能多撑一天。
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11月14日,酒泉发射场顺利接回两只小鼠。刚返回地面时,小鼠因长期处于失重环境,加上饥饿,身体十分虚弱,对地面重力极不适应。科研团队立即对小鼠进行全面体检,令人欣慰的是,小鼠很快适应了地面重力环境,在地面饲养单元中逐步恢复状态。
更令人惊喜的是,返回地面的母鼠已顺利产下幼崽,这表明其身体状态恢复良好,也为太空生物繁殖研究提供了宝贵的数据支撑,这一结果,意味着我们在太空生物适应研究上,迈出了关键一步。
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很多人不知道,这项实验的首次提出与规划始于2016年,历经十年筹备、两年研发,最终得以实现。十年磨一剑,背后是无数科研人员的坚守与付出。
未来科研团队将把研究重点转向与人类遗传距离更近的非人灵长类动物,计划在未来3至5年,在深入开展小鼠实验的基础上,逐步将研究主体转为猴子,进一步替代人类开展更深入的太空生物研究,为人类未来太空定居扫清障碍。
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这项成果的背后,是一个庞大团队的共同努力。中国科学院空间应用中心、动物研究所、上海技术物理研究所牵头推进,其中动物研究所团队主要负责科学研究和小鼠的日常呵护,上海技术物理研究所负责太空饲养装置和单元的研发。
此外,上海营养与健康研究所、北京理工大学、中国科学技术大学的团队配合开展小鼠地面行为研究。
有科研人员带着研究生在甘肃酒泉坚守16天,度过无数个不眠之夜,团队成员偶尔会因工作分歧争论,却始终坚守岗位、全力以赴。
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这段经历也生动诠释了载人航天精神,特别能吃苦、特别能战斗、特别能攻关、特别能奉献。正是这三四十人团队,历经十年准备、两年研发,以及数月不眠不休的奋战,才实现了我国空间站首次小鼠上行实验的成功。
这4只小鼠的太空之旅,不仅为我们揭开了哺乳动物太空适应的神秘面纱,更承载着人类探索宇宙的梦想。它们的每一次活动、每一次适应,都在为人类未来的太空探索积累数据、积累经验。
这场跨越太空的实验,从来都不只是4只小鼠的闯关记,更是中国科研人逐梦星辰大海的缩影,每一份坚守与付出,都在为人类走向更远的太空,筑牢根基。
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