中國太空站將養魚 魚缸、魚糧、投餵方式與地面大不同?
7月10日,空間站科學與應用項目徵集宣講會在北京舉行。中國載人航天工程空間應用系統總指揮助理張偉介紹,中國太空站將飼養斑馬魚,用於研究小型密閉系統中魚和微生物的相互作用;由於斑馬魚是脊椎動物,還可以研究骨丟失現象。
中科院上海技物所空間生命科學儀器研製團隊,2022年接受《人民日報》旗下的「大江東工作室」採訪時介紹了太空養魚項目。
在籌建中國太空站的過程中,上海技物所承擔了其中重要的生命生態、生物技術科學實驗系統研製。科研人員要實現在一個失重的水族內做到自動餵魚、氧氣平衡控制、溫度控制、光照控制等,模擬出和地面池塘一樣的生存環境,藻類在「陽光」下健康生長,魚能在太空中存活並繁殖產卵。
LED燈為藻類提供光照並模擬日夜更替,監控攝像機記錄魚的存活狀況,配置的水循環系統還可以監測水的pH值、水溫、溶解氧、電導率等參數,同時,所有的數據都要傳輸到地面以作監測和分析。
中科院上海技物所結構工程師田清介紹,太空魚缸是密閉,在太空的失重狀態下,餵食、撈魚卵等事情會變得異常艱難。研製過程中,很多環節要經過數年反覆論證、試驗,譬如自動投餵魚食的設計。
除了太空站日常的維護工作和鍛煉身體,航天員亦要做大量的空間實驗,難以在一天內餵魚數次,因此要研發出自動投餵裝置,並解決魚糧的形狀。
田清介紹,在太空中無法投餵顆粒狀、木屑狀的飼料,團隊便將魚糧做成方便擠入魚缸的牙膏狀,但因膏狀魚糧食添加了大量粘稠劑,味道完全不吸引魚進食。經過多次成分改良試驗,最終才成功「馴服」魚接受膏狀魚糧。
除此之外,團隊又要解決將魚糧送入水族箱的問題。起初,他們考慮利用彈簧自動彈射的辦法投餵,但裝魚糧的「子彈進匣」環節仍需勞煩航天員動手。
其後,他們嘗試用電梯式旋轉送入的方式,定時定量自動投餵,但需要把食物預埋進培養盒,實驗週期會因此受限。若實驗進程延長,後期或出現魚糧不足的情況,實驗的抗風險能力降低。
經過近一年的摸索後,團隊終於研製出一套自動監測魚生長變化並自動餵食的智能系統。2019年,團隊研製出整個水族箱樣本,開始做模擬太空環境的養魚實驗。
養魚實驗中包括適量水藻、兩雌兩雄4條斑馬魚。2019年春節前,田清打算將實驗系統調試平穩後回家過年,豈料系統一直不穩定。由於未有掌握水藻產生氧的規律,水中的溶氧值忽高忽低,魚時不時翻肚。值班的團隊成員重覆試驗,此後一個月,系統才逐步穩定。
2022年7月24日,問天實驗艙成功送到中國太空站,當中包括用於太空養魚的小型受控生命生態實驗模塊。在問天艙升空之時,團隊成員仍持續優化太空魚缸。田清表示,地面的模擬實驗做得愈充分,數據愈好,天上的突發狀況才會愈少,「問天艙先把設備送上去,做通電測試,如果一切順利,魚兒很快也會被送上太空」。