中国空间站生命科学研究展望_商澎

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·中国空间站生命科学研究展望

商

澎1，呼延霆1，杨周岐1，武祥龙1，顾逸东

2

（1．西北工业大学生命学院，空间生物实验模拟技术国防重点学科实验室，西安710072；

2．中国科学院空间应用工程与技术中心，北京100190）

摘要：中国载人航天工程即将进入空间站阶段，

空间生命科学也随之迎来快速发展的黄金时期。为此，回顾了国内外空间生命科学的发展现状，并在未来20年中国空间生命科学发展战略目标的基础上，针对目前中国载人航天活动支撑下的航天员生命保障、宇宙生物学基础研究和空间生物技术转化研究的战略需求，凝练了空间人体科学和航天医学领域、空间基础生物学领域、空间生物技术和转化应用领域中亟待解决的关键科学和技术问题，为如何建好和用好中国的空间站及中国空间生命科学的发展战略提供了参考。关键词：空间站；生命科学；研究展望

中图分类号：V419+

．6；V423.7文献标识码：A 文章编号：1674-5825（2015）01-0001-05Prospect of Space Life Science Study on

China Space Station

SHANG Peng 1，HUYAN Ting 1，YANG Zhouqi 1，WU Xianglong 1，GU Yidong 2

（1．Key Laboratory for Space Biosciences and Biotechnology ，School of Life Sciences ，Northwestern Polytechnical

University ，Xi ’an ，710072，China ；2．Technology and Engineering Center for Space Utilization ，

Chinese Academy of Sciences ，Beijing ，100094，China ）

Abstract ：While the China manned space program is about to enter into the space station stage ，

space life science in China will have its golden age．This paper reviewed the current progress in space life science worldwide．The authors summarized the requirements of developing life science and listed the key techniques and questions in need for life science research in China manned space station based on the blueprint of astronaut life support ，astrobiology study and space biological tech-nology in the coming 20years ，which provided the ideas and suggestions to achieve the above goals．Key words ：space station ；life science ；research prospect

收稿日期：2014-07-30；修回日期：2014-09-09基金项目：国家973计划课题

（2011CB710903）；我国空间科学发展战略研究作者简介：商澎（1964－），

男，博士，教授，研究方向为空间生物学与空间生物技术研究。E-mail ：shangpeng@nwpu．edu．cn 1引言

随着中国载人航天和空间探索活动的不断发

展与深入，特别是中国空间站工程的启动建设，未来20年将是中国空间生命科学发展史上的黄金

时期［1］

。如何建好和用好中国空间站，需要在总结国际空间生命科学和相关技术发展成就的基础上［2］

，分析国际空间生命科学发展的经验和教训

［3］

，把握空间生命科学发展的方向，结合中国

空间发展战略的实际，进行综合分析，制定适合中国国情和符合国际空间生命科学方向的发展战略，为未来20年，乃至更长时期中国空间生命科学的健康和持续发展提供支持。

2国际空间生命科学发展现状

国际空间生命科学研究始于20世纪40年

代，其发展历程可分为3个阶段［4］

：20世纪40 60年代初，面向人类航天、载人航天的起步阶段；

第21卷第1期2015年1月载人航天Manned Spaceflight Vol．21No．1Jan．2015

DOI:10.16329/ki.zrht.2015.01.001

20世纪60 80年代，载人航天活动取得重大突破的发展阶段；20世纪80年代至今，利用空间站平台开展大规模实验研究的持续发展阶段。其中20世纪70年代，英国、法国、日本、德国等众多国家进入航天领域，打破了由美国和苏联两个航天大国垄断的格局［5］。但是由于美国和苏联（含俄罗斯）仍然掌握着航天器的主动权，空间生命科学研究在各国家之间发展并不均衡，基于各国自身航天计划的科学研究方向和内容都有所区别。

美国国家航空航天局（National Aeronautics and Space Administration，NASA）主导着美国航天、载人航天与空间科学研究计划，同时也对世界各国航天事业和空间科学研究发挥着重大影响［6］。2010年，NASA调整了其空间生命科学规划［7］：服务于长期载人深空探测的国家战略，受控生态生命系统研究被提上更重要的地位，其学科研究方向依然是围绕人发展相关基础生物学问题。因此，NASA以人类研究计划（HＲP）为核心［8］，长期以所开展的基础研究和先进技术开发，都以确保人进入空间后的健康为目标，结合双子座（Gemini）、阿波罗（Apollo）、航天飞机等计划，组织开展了约736个相关项目的空间和地基研究。

对于俄罗斯，苏联时代相关空间科学的研究规划还未得到解密［9］。近期俄罗斯联邦航天局（Ｒussian Federal Space Agency，ＲKA）在《俄联邦2006—2015年航天计划》中并未有直接与空间生命科学相关的规划发表，但从其卫星计划和载人航天计划的各项工程中，仍可了解其空间科学研究的发展方向［10］。近年来，东方号（Vostok）、上升号（Voskhod）、联盟号（Soyuz）载人飞船和进步号（Progress）货运飞船，以及礼炮号（Salyut）、和平号（MIＲ）空间站相继退役，为配合载人航天，支持空间生命科学研究，俄罗斯长期维持了专业生物卫星的发展，计划于2017年开始建设自己的高纬度空间站，以支持更广泛的研究。

欧洲空间局（European Space Agency，ESA）在过去成功的科学探测基础上，在21世纪提出了未来20年空间科学发展蓝图———宇宙全景计划［11］，期望取得更大进步。ESA目前正在实施以及将要开展的项目有：Bepi Colombo（2012）［12］；Swarm （2013）［13］；Solar-Orbiter（2015）［14］等。

日本宇宙航空研究开发机构（Japan Aerospace Exploration Agency，JAXA）在1985年开始关注航天员健康问题［15］，共先后在4次载人航天飞行中进行实验，积累研究结果。包括飞行前医疗保健（Preflight Medical Care）、飞行中健康保障（In-flight Medical Care）、舱外活动（Extravehicular Activity-EVA）健康保障以及飞行后健康保障（Postflight medical care）。建立一个等效的生理应激系统用以代替地球重力场及地球上的垂直运动［16］。

中国空间生命科学研究起步较晚，始于1964年7月19日，中国第一枚生物试验火箭T-7A（S1）发射成功［17］。从上世纪80年代开始，在国家863计划和载人航天工程的支持下，利用国内外的高空火箭落舱、返回式卫星、飞船等空间飞行平台［18］，中国在空间生命科学和生物技术研究硬件装置的研制和技术研究方面取得了重要突破和发展：先后研制了一批空间生命科学实验装置，成功进行了数十次空间飞行实验［19］，支撑了空间高等生物个体培养、空间细胞培养和融合、空间蛋白质结晶、空间蛋白质分离、空间动物胚胎细胞培养等多项空间生命科学实验项目，结合大量的地基前期实验研究，获得了空间实验研究的直接经验［20］。

特别是，中国载人航天工程已进入空间实验室和空间站阶段，这为中国空间生命科学家提供了前所未有的空间科学实验研究机会。近几年来，中国已经顺利完成神舟8号、天宫1号等项目任务，即将发射的天宫2号空间实验室、实践10号科学卫星和天舟1号货运飞船上将开展航天医学、空间基础生物学、空间生物技术、空间受控生态系统基础和空间辐射生物学等空间生命科学领域的多项空间科学研究实验项目。

3中国空间站生命科学发展战略需求

中国空间站生命科学目前处于加速发展阶段［21］。国家载人航天与探月工程作为中国中长期科技发展规划十六个重大专项之一，利用中国空间站空间实验研究平台，规划了未来20年或更长时间的空间生命科学研究发展。载人航天工程已进入到空间站实施阶段，中国科学院在其先导专项中规划了多颗返回式科学试验卫星。这些空间技术平台的建立，既是空间科学研究的条件，也是空间科学发展立足的战略背景，因此中国空间发展的战略需求包括以下几点：

2载人航天第21卷