中国太空站将养鱼 鱼缸、鱼粮、投喂方式与地面大不同?
7月10日,空间站科学与应用项目征集宣讲会在北京举行。中国载人航天工程空间应用系统总指挥助理张伟介绍,中国太空站将饲养斑马鱼,用于研究小型密闭系统中鱼和微生物的相互作用;由于斑马鱼是脊椎动物,还可以研究骨丢失现象。
中科院上海技物所空间生命科学仪器研制团队,2022年接受《人民日报》旗下的“大江东工作室”采访时介绍了太空养鱼项目。
在筹建中国太空站的过程中,上海技物所承担了其中重要的生命生态、生物技术科学实验系统研制。科研人员要实现在一个失重的水族内做到自动喂鱼、氧气平衡控制、温度控制、光照控制等,模拟出和地面池塘一样的生存环境,藻类在“阳光”下健康生长,鱼能在太空中存活并繁殖产卵。
LED灯为藻类提供光照并模拟日夜更替,监控摄像机记录鱼的存活状况,配置的水循环系统还可以监测水的pH值、水温、溶解氧、电导率等参数,同时,所有的数据都要传输到地面以作监测和分析。
中科院上海技物所结构工程师田清介绍,太空鱼缸是密闭,在太空的失重状态下,喂食、捞鱼卵等事情会变得异常艰难。研制过程中,很多环节要经过数年反复论证、试验,譬如自动投喂鱼食的设计。
除了太空站日常的维护工作和锻炼身体,航天员亦要做大量的空间实验,难以在一天内喂鱼数次,因此要研发出自动投喂装置,并解决鱼粮的形状。
田清介绍,在太空中无法投喂颗粒状、木屑状的饲料,团队便将鱼粮做成方便挤入鱼缸的牙膏状,但因膏状鱼粮食添加了大量粘稠剂,味道完全不吸引鱼进食。经过多次成分改良试验,最终才成功“驯服”鱼接受膏状鱼粮。
除此之外,团队又要解决将鱼粮送入水族箱的问题。起初,他们考虑利用弹簧自动弹射的办法投喂,但装鱼粮的“子弹进匣”环节仍需劳烦航天员动手。
其后,他们尝试用电梯式旋转送入的方式,定时定量自动投喂,但需要把食物预埋进培养盒,实验周期会因此受限。若实验进程延长,后期或出现鱼粮不足的情况,实验的抗风险能力降低。
经过近一年的摸索后,团队终于研制出一套自动监测鱼生长变化并自动喂食的智能系统。2019年,团队研制出整个水族箱样本,开始做模拟太空环境的养鱼实验。
养鱼实验中包括适量水藻、两雌两雄4条斑马鱼。2019年春节前,田清打算将实验系统调试平稳后回家过年,岂料系统一直不稳定。由于未有掌握水藻产生氧的规律,水中的溶氧值忽高忽低,鱼时不时翻肚。值班的团队成员重复试验,此后一个月,系统才逐步稳定。
2022年7月24日,问天实验舱成功送到中国太空站,当中包括用于太空养鱼的小型受控生命生态实验模块。在问天舱升空之时,团队成员仍持续优化太空鱼缸。田清表示,地面的模拟实验做得愈充分,数据愈好,天上的突发状况才会愈少,“问天舱先把设备送上去,做通电测试,如果一切顺利,鱼儿很快也会被送上太空”。