2013年6月13日13時18分，搭載著3名航天員的神舟十號飛船與天宮一號目標(biāo)飛行器成功實現(xiàn)自動交會對接。 （CFP/圖）
“神舟十號”共承擔(dān)了三十余項科學(xué)實驗，是神舟九號的兩倍多。一些在地球上解決不了的問題，到了太空的微重力環(huán)境之下就迎刃而解了。
“神舟十號”發(fā)射之前，全體總裝和測試人員按照慣例在飛船前合影。這一次，他們排列出了阿拉伯?dāng)?shù)字“10”的圖案，并在其中別具匠心地用橘紅色工裝拼出了一個“人”字。他們口中喊出“十戰(zhàn)十捷，十全十美”。
中國載人航天工程新聞發(fā)言人武平說，“神舟十號”飛行任務(wù)的性質(zhì)是應(yīng)用性飛行，將為在軌運行的“天宮一號”提供人員和物資運輸服務(wù)，同時也更加注重為空間站建造積累經(jīng)驗。與前兩次任務(wù)相比，“神舟十號”更加注重驗證和鞏固交會對接技術(shù)。
從單純載人飛行，到多人多天飛行、出艙活動，以及自動、手控交會對接等，中國的載人航天技術(shù)得到積累和驗證。同時，每一次任務(wù)中都會開展一些科學(xué)實驗，它們也成為神舟飛船執(zhí)行任務(wù)過程中十分有趣的部分。
解答科學(xué)爭論
對于科學(xué)家來說，一些在地球上解決不了的問題，到了太空的微重力環(huán)境之下就迎刃而解了。
在研究植物的時候，植物學(xué)家們早就發(fā)現(xiàn)，植物在向上生長的過程中，其頂端是擺動著上升的。人眼直接觀察很難看到植物這種相對緩慢的運動，但是用延時攝影技術(shù)拍攝下來就很明顯了。對于這一現(xiàn)象的解釋，長期以來存在兩種假說。
最早提出解釋的是達(dá)爾文，他認(rèn)為這種運動是植物內(nèi)在的行為。但是瑞典的兩名學(xué)者則認(rèn)為植物的擺動僅僅是它感應(yīng)重力的結(jié)果。假如我們將一株植物根部向上倒立過來，它會知道自己被倒置了，然后讓根和莖向反方向生長。這是因為植物內(nèi)部存在一種與人類的耳石相似的物質(zhì)，能夠讓它根據(jù)重力尋找平衡。后一種假說的提出者就認(rèn)為，植物在平衡的過程中總是會矯枉過正，然后不得不再往另一個方向調(diào)整，接著又過頭，于是再調(diào)整……如此循環(huán)。
這兩種假說究竟哪個正確，直到太空時代的到來才得以判別。最早在1960年代，科學(xué)家在衛(wèi)星上搭載了植物，想看看在失重環(huán)境下，植物會怎樣運動。這一次實驗沒有得到確定的結(jié)論。后來在國際空間站的任務(wù)當(dāng)中，這個問題才終于得到解答。在失重環(huán)境下，植物的擺動幅度變小了；人工模擬重力后，它又恢復(fù)到在地面時的擺動幅度。這說明，達(dá)爾文是正確的，擺動是內(nèi)生的，重力的效果是加大這種運動。
在神舟飛船的歷次任務(wù)中，中國科學(xué)家也在嘗試回答一個爭論了二十多年的問題：微重力環(huán)境是否會促進(jìn)蛋白質(zhì)晶體生長？
蛋白質(zhì)在生命體中的獨特功能取決于它們的三維結(jié)構(gòu)。對于種類繁多的蛋白質(zhì)，科學(xué)家獲取其三維結(jié)構(gòu)的最有效手段之一是X射線衍射，而做衍射則必須獲得高質(zhì)量的蛋白質(zhì)晶體。
在2000年，美國國家研究委員會（NRC）指出，微重力可能會有利于蛋白質(zhì)結(jié)晶，但是之前的相關(guān)太空研究項目基本上沒有對結(jié)構(gòu)生物學(xué)帶來什么影響。從2001年的“神舟二號”起，中國的研究人員利用神舟飛船提供的微重力環(huán)境，重新對這一問題進(jìn)行了考察。
據(jù)中國科學(xué)院生物物理研究所倉懷興等人發(fā)表在中國科協(xié)《科技導(dǎo)報》上的研究論文，到“神舟八號”為止，中國共開展了五次蛋白質(zhì)結(jié)晶的空間實驗。
在“神舟三號”的任務(wù)中，蛋白質(zhì)結(jié)晶的空間實驗只進(jìn)行了七天，但生物物理研究所的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)結(jié)果是“鼓舞人心的”，四種蛋白質(zhì)晶體的衍射質(zhì)量出現(xiàn)了提高。到了“神舟八號”，14種蛋白質(zhì)的出晶率比地面上高出了78%，也比“神舟三號”時高出了75%，空間晶體的衍射數(shù)據(jù)也比地面上的要更完整。這次實驗的樣本包括了與腫瘤、沙眼病、人體性激素合成等功能有關(guān)的蛋白。
太空中的人體
神舟飛船上的許多空間科學(xué)實驗都與人體密切相關(guān)。在“神舟九號”的任務(wù)中，中國科學(xué)家首次在微重力環(huán)境下進(jìn)行了系統(tǒng)的人體生理學(xué)實驗，在任務(wù)飛行前、中、后同步檢測動脈脈搏、靜脈脈搏、腦電和眼動。
此外，在這次任務(wù)中，研究人員還積累了航天員的骨代謝數(shù)據(jù)，以研究在失重環(huán)境下如何防止骨丟失。“神舟九號”共進(jìn)行了15項航天醫(yī)學(xué)相關(guān)實驗，包括失重條件下?lián)錈嵯⑼吹乃幋鷦恿W(xué)研究、航天員睡眠清醒生物周期節(jié)律監(jiān)測等。
在這些課題中，許多有趣的科學(xué)問題都有待解答。比如，在以往的空間和模擬微重力的實驗中，科學(xué)家都觀察到了人和動物骨質(zhì)疏松的發(fā)生，但是究竟是什么機制造成這樣的結(jié)果，仍然是不清楚的。
有一種猜測是，這可能涉及微重力環(huán)境下的細(xì)胞行為改變。但是相當(dāng)一部分學(xué)者認(rèn)為，細(xì)胞不可能直接感受重力，因為重力對細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)及生化過程產(chǎn)生的力明顯低于該系統(tǒng)內(nèi)的熱噪。然而，細(xì)胞功能的改變卻明顯存在。北京航空航天大學(xué)生物工程系的研究人員認(rèn)為這提供了“挑戰(zhàn)性的研究思路”。
中國航天員科研訓(xùn)練中心的研究人員十分看重生物節(jié)律對航天員的影響，比如睡眠的變化如何影響航天員的工作能力，以及造成的行為改變。他們極為細(xì)致地研究了國外已有的文獻(xiàn)，甚至連國外宇航員的日記都成為研究中的證據(jù)之一。
1982年，“禮炮7號”進(jìn)行了長達(dá)兩百多天的飛行。一名宇航員在第三天就表示自己出現(xiàn)了緊張性頭痛，他在日記中寫道：“早上，我感到心神不安，早飯后才好一點……”在飛行四個月時，他寫道：“我開始有失眠的麻煩，我躺在那里像一個少女那樣想各種事情，想家，我失眠到凌晨2點才入睡，我喜歡看報紙，這些報紙以前我已看過十多遍。”在即將返回地球的日子里，他又寫道：“我的心境異常焦慮，那里的事情會怎樣？我們不再習(xí)慣，我們已學(xué)會適應(yīng)空間小島上的生活，而現(xiàn)在又必須再一次面對真實世界，實在令人不安。”
“神舟七號”的航天員執(zhí)行任務(wù)中首次進(jìn)行了出艙活動，而出艙活動過程中的生理變化也是研究者們關(guān)心的問題。過去的研究已經(jīng)顯示，出艙活動對航天員最主要的影響是引起航天員心血管系統(tǒng)和能量代謝變化。中國航天員科研訓(xùn)練中心的研究人員認(rèn)為，隨著出艙活動變得更頻繁和重要，出艙活動時遇到的問題也會越來越多。因此，“研究EVA（出艙活動）對人體生理功能的影響，采用有效的防護措施仍是今后航天醫(yī)學(xué)研究的重點。”
溢出效應(yīng)
隨著神舟系列飛船在技術(shù)上越來越成熟，更多的科學(xué)與技術(shù)實驗得以開展。“神舟十號”共承擔(dān)了三十余項科學(xué)實驗，是神舟九號的兩倍還要多，主要涉及航天醫(yī)學(xué)和航天器技術(shù)。
“太空育種”仍然是一個保留節(jié)目。“神舟十號”帶上了人參種子、福建名茶大紅袍與正山小種，還有四個茄子品種、六個番茄品種、兩個黃瓜品種、九個西瓜品種和六個甜瓜品種。
“神舟四號”進(jìn)行了動物細(xì)胞融合和植物細(xì)胞融合的實驗。細(xì)胞融合是在高中生物課本上就講到的內(nèi)容，早在1970年代有人做過，但是由于細(xì)胞的密度不同，地面上進(jìn)行細(xì)胞融合相對困難，而在微重力環(huán)境下，細(xì)胞在融合液中的重力沉降現(xiàn)象就消失了，有利于細(xì)胞間的融合。“神舟四號”的實驗是利用1980年代出現(xiàn)的電融合技術(shù)完成的，研究人員認(rèn)為這樣的工作為探索空間制藥提供了機會。
1970年，贊比亞的一名修女寫信給美國宇航局（NASA）科學(xué)副總監(jiān)恩斯特·史都林格（Ernst Stuhlinger）。她在信中問到，地球上還有那么多兒童在挨餓，為什么要去探索火星？史都林格在回信中說：“通往火星的航行并不能直接提供食物解決饑荒問題。然而，它所帶來大量的新技術(shù)和新方法可以用在火星項目之外，這將產(chǎn)生數(shù)倍于原始花費的收益。”
有人將這稱為“溢出效應(yīng)”。上海航天技術(shù)研究院的專家陶建中最近就提到，“神舟十號”的太陽能電池轉(zhuǎn)化效率達(dá)到26%左右，在世界上處于領(lǐng)先水平。如果該技術(shù)能夠繼續(xù)研究，并進(jìn)一步降低成本，將可以極大地改變我們的生活�！ �
中國航天系統(tǒng)科學(xué)與工程研究院院長王崑聲曾表示，我國近年來開發(fā)使用的1100多種新材料中，80%左右是在航天技術(shù)的牽引下研制完成的。
在“神舟七號”的任務(wù)中，中國曾第一次開展固體潤滑材料的外太空暴露試驗。中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所和光電研究院的研究人員試驗了兩千多次，研制出了能夠可靠鎖緊和便于解鎖的實驗裝置。在太空時，航天員通過簡單的動作，就能將試驗裝置取下和回收。
這個實驗后來的成果就是獲得一種新型的潤滑油和一種新型的潤滑脂，它們都可以幫助解決空間遙感儀器精密軸承的潤滑問題。從中國的第一顆人造衛(wèi)星開始，固體潤滑材料就被用于航天器。也有一些潤滑產(chǎn)品后來進(jìn)入民用領(lǐng)域，被用于汽車和家電當(dāng)中。
在“神舟十號”的任務(wù)過程中，航天員王亞平還計劃進(jìn)行一次“太空授課”。授課內(nèi)容主要是幫助青少年了解微重力環(huán)境下物體運動的特點，了解液體表面張力的作用，加深對質(zhì)量、重量以及牛頓定律等基本物理概念的理解。
在甘肅酒泉的東風(fēng)航天城，當(dāng)?shù)氐男『⒆觽円呀?jīng)熟悉了一個游戲。“8、7、6、5、4、3、2、1、發(fā)射！”“神舟十號”發(fā)射前一天的傍晚，一名女孩在大理石廣場上把空礦泉水瓶當(dāng)作火箭。“錯了！還有點火，不點火怎么發(fā)射呢。”她旁邊的小伙伴一把抓過礦泉水瓶，沖著女孩說。然后，給女孩演示了一遍正確的玩法。
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