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各位同學、老師,大家好。今天小界來和大家聊聊我國空間站迎來了4位特殊的“太空訪客”4只黑色小鼠,這是我國首次將小鼠送上空間站開展科學實驗。
或許有人會疑惑:人類進入太空已逾50年,為何還要特意送小鼠上天?這背后,藏著關乎人類未來太空生存的關鍵答案。
1961年,蘇聯宇航員加加林首次進入太空,不僅為人類探索宇宙開辟了新空間,也為開展特殊環境下的科學研究提供了獨特場景。
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而此次送小鼠上天,核心是要解答兩個關鍵問題,這兩個問題直接關系到人類能否長期在太空生存。觀察以小鼠為代表的哺乳動物進入太空后,會產生哪些生理性變化與反應,以及長期在太空環境中生存會出現哪些適應性調整。
探究小鼠在太空環境中能否正常繁殖,小鼠的繁殖周期極短,適合快速觀察太空環境對生物繁殖能力的影響,為人類未來太空定居提供重要參考。
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并非所有小鼠都能獲得“太空入場券”,科研團隊為這次任務篩選的小鼠,每一只都經過了層層考驗,其篩選標準甚至參照了航天員的篩選邏輯。首先,實驗選用的并非大眾印象中的小白鼠,而是C57BL-6品系的黑色小鼠。
這類小鼠屬于近交系,相較于白色小鼠,個體差異更小,實驗均勻性更高,且飲食需求和活動量更低,是開展空間中性科學實驗的理想品系。
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同時,這些小鼠達到SPF7級標準,即無特定病原體小鼠,自身不攜帶對人類和其他動物有害的病原體,既能保障航天員安全,也能確保小鼠自身的健康狀態,為實驗的順利開展奠定基礎。
小鼠的篩選并非隨機挑選,而是從三個核心維度嚴格篩選:心理耐受力,需能在逆境中保持穩定狀態;生理機能,需具備較強的身體能力;體能水平,需滿足太空環境下的生存需求。為此,科研團隊專門制定了一套完整的篩選與訓練方案,每一項測試都在淘汰不合格的個體。
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首先是體能關,小鼠需在圓柱形跑輪上持續奔跑110秒,奔跑速度快、堅持時間長的個體才能進入下一輪篩選。隨后是抗眩暈測試,通過旋轉儀進行X軸和Y軸旋轉后,讓小鼠走過獨木橋,檢驗其能否抵抗太空環境中可能出現的眩暈狀態,保持身體平衡;
太空失重環境下的眩暈感,即便是經過訓練的航天員也需要適應,更別說小鼠。接下來是尾吊實驗,通過懸吊測試小鼠的心理承受能力,確保其能從容應對太空實驗中的各類操作。
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之后是迷宮實驗,借助食物誘導,觀察小鼠在規定時間內的探索能力和記憶力,確保其能在太空環境中找到存放食物和水的特定位置,這直接關系到小鼠在太空的生存。
最后,科研團隊為小鼠研發了專屬的太空飼養單元,并提前讓小鼠在發射場適應該環境。飼養單元內設置了彈簧圓洞,契合小鼠穴居動物的習性,既能減緩上行和返回過程中產生的沖擊,也能為小鼠提供活動和休憩的空間,幫助其更好適應太空環境。
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篩選過程異常嚴格,科研團隊從300只小鼠中經過三輪實驗,篩選出48只送往酒泉發射場進行進一步培育,最終確定4只小鼠搭載單元進入太空。
同時團隊還設置了多組對照組,用于與上天組進行對比研究,確保實驗結果的科學性和準確性,每一步的嚴謹,都是為了讓實驗數據更具參考價值。
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小鼠的太空“家園”由中國科學院動物研究所與上海技術物理研究所聯合研發,分為兩部分。其中,小型哺乳動物實驗裝置于2025年9月隨天舟貨運飛船提前送往空間站;
4只小鼠分為兩組,每組兩只,于10月31日在甘肅酒泉搭載神舟載人飛船進入太空,奔赴300至400公里外的空間站,這一垂直距離甚至短于北京到沈陽的距離,因此地面與空間站之間可實現實時通話。
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進入空間站后,航天員將小鼠所在的兩個單元裝入實驗裝置中進行飼養。裝置下層配備氧氣氣瓶,同時通過凈化裝置處理小鼠代謝產生的廢氣,避免污染太空環境。
針對太空失重環境下小鼠排泄物易漂浮的問題,科研團隊設計了定向風場,通過兩個風扇引導氣流,使小鼠的糞便集中收集,防止排泄物漂浮導致小鼠窒息,這一細節設計,看似簡單,卻直接關系到小鼠的太空生存安全。
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飼養單元內安裝了24小時監控設備,白天采用工作照明,清晰觀察小鼠狀態,夜晚切換為紅外照明,模擬地面晝夜交替規律,每12小時輪換一次,早上7點開燈,晚上7點關燈。
小鼠屬于夜間活躍動物,其大部分飲食和飲水行為都發生在夜間,這一設置也是為了讓小鼠盡可能保持地面的生活習性,減少環境變化帶來的應激反應。
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科研團隊還基于人工智能技術構建了小鼠行為評價系統,在地面可實時追蹤小鼠的運動狀態、睡眠情況、個體互動以及飲食飲水頻次,全面掌握小鼠在太空環境中的適應情況。
初期監控顯示,小鼠雖有緊張情緒,但活動狀態良好,還會梳理毛發、在彈簧管內活動休憩,甚至爭搶躲避管,排便也保持正常,一切都在朝著預期方向發展。
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但意外,毫無征兆地發生了。按照原計劃,實驗僅需4天即可結束,科研人員也準備前往酒泉迎接小鼠返回,可神舟20號返回飛船被太空碎片撞擊,導致無法按計劃返回。
科研團隊原本按照5天返回周期準備了10天的糧食,僅能滿足航天員交接期間的需求,無法應對長期滯留的情況,小鼠的飲食和飲水供應,瞬間成為團隊最焦慮的問題,這4只小鼠,能否在太空撐到飛船修復返回?
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飲水問題相對容易解決,團隊決定使用航天員的循環水,這類水中添加了銀離子,不僅安全,還能幫助小鼠保持健康。但飲食問題卻更為棘手,團隊成員在北京、上海、酒泉三地每天召開近12小時線上會議,反復研討解決方案,全程24小時不眠不休,每一個決策都關乎小鼠的生死。
原計劃11月4日小鼠返回,到11月9日時,小鼠的糧食已完全耗盡,而神舟飛船最終于11月14日返回地面,原本5至7天的“太空出差”,變成了長達14天的“超長加班”,小鼠也經歷了數天饑餓。
這段時間里,科研人員每天早上的第一件事,就是詢問小鼠的存活情況,只要夜間沒有緊急電話,就說明小鼠狀態正常,每一個不眠之夜,都是對科研團隊和小鼠的雙重考驗。
科研團隊從航天員的飲食清單中篩選出壓縮餅干、韌性餅干、豆漿、蘋果胡蘿卜汁等備選食物,經過綜合評估,排除了存在安全風險的壓縮餅干,同時考慮到小鼠存在乳糖不耐受問題,放棄了牛奶,最終選定豆漿作為小鼠的應急食物。
為確定合適的豆漿濃度,科研團隊在地面開展了大量實驗,最終找到既能保證小鼠營養需求,又能避免堵塞水嘴的最佳濃度,每一個細節的打磨,都是為了讓小鼠能多撐一天。
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11月14日,酒泉發射場順利接回兩只小鼠。剛返回地面時,小鼠因長期處于失重環境,加上饑餓,身體十分虛弱,對地面重力極不適應。科研團隊立即對小鼠進行全面體檢,令人欣慰的是,小鼠很快適應了地面重力環境,在地面飼養單元中逐步恢復狀態。
更令人驚喜的是,返回地面的母鼠已順利產下幼崽,這表明其身體狀態恢復良好,也為太空生物繁殖研究提供了寶貴的數據支撐,這一結果,意味著我們在太空生物適應研究上,邁出了關鍵一步。
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很多人不知道,這項實驗的首次提出與規劃始于2016年,歷經十年籌備、兩年研發,最終得以實現。十年磨一劍,背后是無數科研人員的堅守與付出。
未來科研團隊將把研究重點轉向與人類遺傳距離更近的非人靈長類動物,計劃在未來3至5年,在深入開展小鼠實驗的基礎上,逐步將研究主體轉為猴子,進一步替代人類開展更深入的太空生物研究,為人類未來太空定居掃清障礙。
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這項成果的背后,是一個龐大團隊的共同努力。中國科學院空間應用中心、動物研究所、上海技術物理研究所牽頭推進,其中動物研究所團隊主要負責科學研究和小鼠的日常呵護,上海技術物理研究所負責太空飼養裝置和單元的研發。
此外,上海營養與健康研究所、北京理工大學、中國科學技術大學的團隊配合開展小鼠地面行為研究。
有科研人員帶著研究生在甘肅酒泉堅守16天,度過無數個不眠之夜,團隊成員偶爾會因工作分歧爭論,卻始終堅守崗位、全力以赴。
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這段經歷也生動詮釋了載人航天精神,特別能吃苦、特別能戰斗、特別能攻關、特別能奉獻。正是這三四十人團隊,歷經十年準備、兩年研發,以及數月不眠不休的奮戰,才實現了我國空間站首次小鼠上行實驗的成功。
這4只小鼠的太空之旅,不僅為我們揭開了哺乳動物太空適應的神秘面紗,更承載著人類探索宇宙的夢想。它們的每一次活動、每一次適應,都在為人類未來的太空探索積累數據、積累經驗。
這場跨越太空的實驗,從來都不只是4只小鼠的闖關記,更是中國科研人逐夢星辰大海的縮影,每一份堅守與付出,都在為人類走向更遠的太空,筑牢根基。
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