中美太空合作“零”的突破 北理工科學(xué)載荷登上國(guó)際空間站
發(fā)布日期：2017-06-04 供稿：黨委宣傳部 辛嘉洋 攝影：生命學(xué)院
編輯：楊晶 審核：包麗穎 閱讀次數(shù)： 
北京時(shí)間2017年6月4日凌晨5時(shí)7分
美國(guó)SpaceX公司龍飛船發(fā)射成功
中國(guó)首個(gè)登上國(guó)際空間站的生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)載荷
北京時(shí)間2017年6月4日凌晨5時(shí)7分,，由北京理工大學(xué)鄧玉林教授團(tuán)隊(duì)研制的“空間環(huán)境下在PCR反應(yīng)中DNA錯(cuò)配規(guī)律研究的科學(xué)載荷”在美國(guó)佛羅里達(dá)州肯尼迪空間中心由負(fù)責(zé)運(yùn)營(yíng)國(guó)際空間站科學(xué)研究平臺(tái)的NanoRacks公司通過(guò)SpaceX公司“獵鷹9號(hào)”火箭乘坐龍飛船送往國(guó)際空間站,。該載荷將在空間輻射及微重力環(huán)境下，在軌開(kāi)展抗體編碼基因的突變規(guī)律研究。
按照既定計(jì)劃,，龍飛船將于美國(guó)時(shí)間6月6日與國(guó)際空間站進(jìn)行對(duì)接，本次搭載項(xiàng)目的順利實(shí)施,，將是中國(guó)空間科學(xué)項(xiàng)目首次登入國(guó)際空間站,，標(biāo)志著中美空間科學(xué)合作取得了“零”的突破。根據(jù)雙方協(xié)議,，美方將把北理工校旗帶到國(guó)際空間站,，未來(lái)宇航員將在空間站內(nèi)展開(kāi)，這是中國(guó)高校校旗首次出現(xiàn)在國(guó)際空間站內(nèi),，意義深遠(yuǎn),。
本次升空的北理工空間生命科學(xué)載荷，是科技部重大科學(xué)儀器開(kāi)發(fā)專項(xiàng)和國(guó)防科工局民用航天專項(xiàng)支持下,，由北京理工大學(xué)生命學(xué)院教授,、國(guó)際宇航科學(xué)院院士鄧玉林團(tuán)隊(duì)自主創(chuàng)新研制，是繼該團(tuán)隊(duì)所研制的載荷在2011年“神舟八號(hào)”搭載,、2016年“長(zhǎng)征七號(hào)”首飛搭載以及2017年“天舟一號(hào)”搭載之后的又一次實(shí)現(xiàn)“太空之旅”,。此次北理工載荷將被帶入到國(guó)際空間站美國(guó)實(shí)驗(yàn)艙，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)將傳回給北理工研究人員進(jìn)行后續(xù)的科學(xué)研究,。
“小實(shí)驗(yàn)” 破冰中美太空“大合作”
能夠由美方搭載,，并進(jìn)入國(guó)際空間站，除了北理工在空間生命科學(xué)研究領(lǐng)域取得的成績(jī)得到國(guó)際充分認(rèn)可外,，也得益于我校團(tuán)隊(duì)對(duì)相關(guān)法律的認(rèn)真研究,，并形成突破。2011年,，美國(guó)國(guó)會(huì)曾出臺(tái)“沃爾夫法案”禁止美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）及與NASA有合同關(guān)系的美國(guó)航天企業(yè)與中國(guó)航天領(lǐng)域進(jìn)行任何接觸和合作,，該法案為阻止中美太空合作的“壁壘”。北理工生命學(xué)院鄧玉林教授團(tuán)隊(duì)帶著北理工人特有的“敢為天下先”創(chuàng)新精神,，大膽嘗試通過(guò)商業(yè)合作模式,，在2015年8月與美國(guó)NanoRacks公司簽署協(xié)議，并通過(guò)各項(xiàng)審查,，為國(guó)際空間站帶去首個(gè)中國(guó)項(xiàng)目,，受到各方廣泛關(guān)注。
太空中的美國(guó)“龍”貨運(yùn)飛船
此次搭載是中美兩國(guó)30年來(lái)在空間領(lǐng)域的首次合作,，具有“破冰”之意義,，通過(guò)商業(yè)合作模式實(shí)現(xiàn)中美空間站領(lǐng)域合作,，也為中美太空合作開(kāi)辟了新的途徑，開(kāi)創(chuàng)了中美空間領(lǐng)域合作的新局面,。
“小小”載荷開(kāi)展“大量”研究
本次北理工的空間載荷從關(guān)注航天員生命健康切入,，延展到空間環(huán)境影響微(分子)進(jìn)化的探索?？臻g飛行過(guò)程中航天員將面臨多種健康威脅,，其中空間輻射和微重力是導(dǎo)致航天員生理功能失調(diào)的重要因素。團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人鄧玉林介紹到：“在‘神舟八號(hào)’載荷實(shí)驗(yàn)的研究中,，我們發(fā)現(xiàn)了在空間環(huán)境中DNA變異的一些新現(xiàn)象,，從而推斷空間環(huán)境之于基因突變可能與生物分子進(jìn)化有著重要的聯(lián)系。鑒于抗體是人體中較為保守的重要生物學(xué)元素,，我們提出大膽的創(chuàng)新設(shè)想,，將抗體編碼基因片段作為研究空間環(huán)境對(duì)分子進(jìn)化影響的模型，開(kāi)展了此次空間實(shí)驗(yàn),?！?/p>
據(jù)團(tuán)隊(duì)主要成員北京理工大學(xué)生命學(xué)院副教授李曉瓊介紹，此次載荷是采用微型微流控PCR儀,，對(duì)抗體DNA片段進(jìn)行在軌飛行狀態(tài)下的基因擴(kuò)增,，來(lái)模擬人類生命的延續(xù)與發(fā)展。在空間飛行結(jié)束后,，分析基因突變規(guī)律,，進(jìn)而探討空間輻射及微重力環(huán)境下的基因誘變機(jī)理。
最終測(cè)試和安全性評(píng)價(jià)前
實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)緊張配液,、加樣,、封膠、測(cè)試等
“這是一項(xiàng)基礎(chǔ)性生命科學(xué)研究,，具有重大的科學(xué)意義。團(tuán)隊(duì)在國(guó)際上首次利用空間環(huán)境開(kāi)展‘微進(jìn)化’研究,，一方面有助于我們認(rèn)識(shí)空間環(huán)境對(duì)于生物進(jìn)化規(guī)律的影響,，另一方面當(dāng)我們掌握基因突變規(guī)律，對(duì)其做出相應(yīng)改變和修飾,，以更好的適應(yīng)環(huán)境,，對(duì)預(yù)防和控制疾病有著重要意義，對(duì)人類發(fā)展具有重要的影響,?！眻F(tuán)隊(duì)成員生命學(xué)院王睿博士介紹到。
此次空間實(shí)驗(yàn)不僅具有理論上的創(chuàng)新,，在技術(shù)上也做出了多種新的探索,。據(jù)介紹,，團(tuán)隊(duì)利用微流控芯片模擬人體發(fā)育過(guò)程，利用擴(kuò)增技術(shù)模擬細(xì)胞中基因復(fù)制,，實(shí)現(xiàn)對(duì)生命擴(kuò)增與發(fā)展的動(dòng)態(tài)過(guò)程模擬,，從而掌握環(huán)境對(duì)基因擴(kuò)增的影響；同時(shí),，團(tuán)隊(duì)突破了在太空變溫條件下實(shí)現(xiàn)基因擴(kuò)增的技術(shù)難題,，“溫度過(guò)高會(huì)給芯片帶來(lái)巨大的壓力，容易產(chǎn)生破裂,。2011年‘神八’搭載時(shí),，我們就攻克了這項(xiàng)難關(guān)——用微流控芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)變溫PCR擴(kuò)增技術(shù)，在‘狹小’的載荷儀器中,，開(kāi)展‘大量’的科學(xué)研究,。”李曉瓊說(shuō),。本次搭載共有兩組,、12塊芯片，60個(gè)通道,，將對(duì)20個(gè)基因在空間環(huán)境下進(jìn)行突變規(guī)律的研究,。“能在體積如此嚴(yán)苛的載荷條件下,，實(shí)現(xiàn)20種基因的突變規(guī)律研究,，這一技術(shù)在國(guó)際上也是領(lǐng)先的?！蓖躅Ｕf(shuō),。
“我們的招牌產(chǎn)品是人才”
神八、長(zhǎng)七,、天舟一號(hào),、國(guó)際空間站……每一次搭載都彰顯著北理工國(guó)防新型交叉學(xué)科空間生物與醫(yī)學(xué)工程在儀表、自動(dòng)控制,、信息電子與生命科學(xué),、醫(yī)學(xué)的交叉融合方面已經(jīng)形成特色，展現(xiàn)出雄厚的技術(shù)實(shí)力,，同時(shí)也在人才培養(yǎng)和團(tuán)隊(duì)建設(shè)方面取得了可喜的成績(jī),。李曉瓊、王睿等青年骨干教師和楊春華,、任浩,、張朋藝、金晨,、冷坤,、韓杰和樊云龍等優(yōu)秀研究生和高年級(jí)本科生擔(dān)當(dāng)大任,，重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室張亞璽、柯紅梅和周迪在實(shí)驗(yàn)技術(shù)和后勤保障上給予了極大支持,，年屆76歲高齡的莊逢源教授不辭勞苦擔(dān)任顧問(wèn)參與國(guó)際合作,。這次任務(wù)由十余人的隊(duì)伍完成，分為科學(xué)和載荷兩個(gè)部分,，每個(gè)部分都由青年教師和學(xué)生構(gòu)成,。鄧玉林用“敢想、敢干,、敢創(chuàng)新”來(lái)形容團(tuán)隊(duì)中的師生,。他說(shuō)：“無(wú)論是科學(xué)還是載荷，我們都做到了多項(xiàng)創(chuàng)新,，面對(duì)空間輻射,、復(fù)雜機(jī)制、規(guī)律難以把握,、整體實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),、核心芯片研制等一個(gè)又一個(gè)難題，我們從老師到博士生,，每個(gè)人都非?？炭嗯Γ瑖?yán)格按照時(shí)間節(jié)點(diǎn)完成,，團(tuán)隊(duì)開(kāi)辟了一種有效的模式,，‘青年教師+學(xué)生’，并密切與企業(yè)對(duì)接,，可以說(shuō)是非常成功的模式范例,。這次任務(wù)得到了長(zhǎng)沙湘計(jì)海盾科技有限公司的大力支持?！?/p>
博士生任浩是從本科做畢設(shè)的時(shí)候開(kāi)始進(jìn)入課題組,，在僅僅一年多的時(shí)間里，跟隨項(xiàng)目組已經(jīng)開(kāi)始了博士生課題,，“從前我每天都要做PCR,，覺(jué)得枯燥乏味，但是老師告訴我們,，科研不是每天都要做出新成果，而是在重復(fù)中摸索規(guī)律,，在規(guī)律中找出新發(fā)現(xiàn),。”任浩坦言自己是跟著項(xiàng)目一起成長(zhǎng),。為了完成科研任務(wù),，她還與老師一起學(xué)習(xí)制作微流控芯片,，“每天連軸做也只能做十幾片，雖然路途艱難,，但堅(jiān)持下來(lái),，成就感真的無(wú)法言語(yǔ)?！?/p>
鄧玉林坦言,，一項(xiàng)項(xiàng)科研項(xiàng)目的開(kāi)展不僅僅收獲了豐富的科研成果，更鍛煉了學(xué)生們攻堅(jiān)克難的科研態(tài)度,，加強(qiáng)了師生們的國(guó)際交往能力,，歷練了他們的大局意識(shí)、全局精神,，對(duì)于未來(lái)獨(dú)立科研和技術(shù)開(kāi)發(fā)提供了難得的機(jī)遇,。
李曉瓊認(rèn)為，每一次攻堅(jiān)克難不僅僅是科學(xué)研究,，更是人才培養(yǎng)的過(guò)程,，通過(guò)學(xué)科交叉融合，希望有更多的優(yōu)秀學(xué)子加入到團(tuán)隊(duì)當(dāng)中,，為國(guó)家,、為生命科學(xué)載荷研究做出更大的貢獻(xiàn)。他說(shuō)：“我們的產(chǎn)品不僅僅是載荷,，我們最招牌的產(chǎn)品是人才,。希望通過(guò)國(guó)際、國(guó)內(nèi)對(duì)于北京理工大學(xué)空間生命科學(xué)的認(rèn)可,，能夠?yàn)閷W(xué)校的發(fā)展,、生命科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展提供更多的成果和更優(yōu)秀的人才?！?/p>
近年來(lái),，北京理工大學(xué)瞄準(zhǔn)世界科技前沿，立足服務(wù)國(guó)家重大戰(zhàn)略,，充分發(fā)揮自身多年來(lái)在國(guó)防科技領(lǐng)域研究中積累的工程技術(shù)優(yōu)勢(shì),，加強(qiáng)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科建設(shè)，著力學(xué)科深度交叉融合,，實(shí)現(xiàn)了在空間生命科學(xué)領(lǐng)域的快速發(fā)展,。在國(guó)家重大項(xiàng)目的資助下，在上級(jí)和兄弟單位的大力支持下,，抓住機(jī)會(huì),，實(shí)現(xiàn)北理工空間生命載荷的多次搭載，為我國(guó)深空探測(cè)研究做出貢獻(xiàn)，在國(guó)際空間研究領(lǐng)域形成影響,。下一階段,，北理工與歐洲太空局（ESA）在國(guó)際空間站的合作已經(jīng)啟動(dòng)，相信在未來(lái),，北理工將在人類探索宇宙空間的偉大征程中,，寫(xiě)下屬于自己的精彩筆觸。
