神奇有趣的太空实验

神奇有趣的太空实验

天上还能进行科学实验？对啦，自从人类把航天器成功送入太空，各种科学实验就开始了。这些太空实验，千姿百态，妙趣横生，增加了人们对太空的了解，推动了航天科技的发展。

最早上天的小狗和大猩猩

人类在进入太空前，决心先把小动物送上天，来检验一下太空环境是否适合人类生存。1957年11月3日，苏联发射第二颗人造卫星“斯普特尼克二号”，将一只名叫“莱卡”的小狗带上地球轨道飞行。但莱卡很快死于惊吓和中暑导致的心力衰竭。

莱卡是世界上第一只进入太空实验的动物，为人类太空探索奉献了生命。苏联后来发射的无人飞船上创造了必须的生活和安全条件，装备了回收系统，再上天的小狗都好好地活着返回地面。这些太空狗成为载人航天的先行者。

1961年1月31日，美国发射了“水星二号”无人飞船，把一只3岁半名叫“哈姆”的非洲黑猩猩送上太空。该飞船经过16分钟39秒的飞行，最后在大西洋上安全溅落。英雄“哈姆”返回地面后，被送到华盛顿国家动物园生活了17年，25岁时在北卡罗莱州动物园死亡。

后来，美国飞船又陆续把猴子和猩猩送上太空，进行医学和生物学方面的实验。

小贴士：太空英雄――流浪狗莱卡

前苏联宇航员加加林是第一位进入太空的人，但却不是第一个进入太空的地球生物。莱卡是地球上第一个进入太空的生物，随着人造卫星顺利飞入太空，但很快在飞行途中死亡。莱卡脖子上的传感器传回地面的数据表明：在生命的最后阶段，莱卡承受着巨大的痛楚。因为进入太空，莱卡成了最著名的太空犬，美国报纸还因此把前苏联的卫星称为“莱卡的卫星”。目前它的尸体与当年的太空舱还滞留在地球轨道上。

航天飞机上的中国青少年太空实验

人类把航天器送入太空的同时，没忘了让孩子参与到航天发展中来。美国在每次航天飞机任务中，几乎都会向孩子们征集太空实验项目，甚至为中国孩子特别举办了“中国青少年航天飞机实验活动”。从1986年开始，中国青少年学生就开始参加美国航天飞机“零星搭机实验计划”了。看看，都有哪些有创意和想象力的活动呢？

金鱼能在失重的太空游水吗？在太空中是否能做出来豆腐？中草药能在太空生长吗？在太空画水墨画是什么样子？……真是五花八门。这些实验试图从不同角度考察太空失重、辐射等因素对这些实验物的影响。其中，5项太空实验方案在1992年1月和1994年9月被带上“发现”号航天飞机，下面就让我们看看吧！

“液态混合物的凝固”方案是沈阳107中学学生设计的，是把伍德合金和松香两种不同材料研磨成粉末，加以均匀混合后带上太空，在太空中加热熔融变成液态，再让其冷却凝固。这个实验用来观察它们在太空中熔成液体时的分布情况，为发展新材料新工艺开辟了新途径。

兰州14中学学生设计的“控制航天飞机内垃圾”方案，是研究解决航天飞机垃圾在失重条件下到处飘浮，有碍卫生和影响工作的问题。实验是这样的：做一个长方形箱子，用一块挡板将其分成两半，一半装有航天垃圾的碎屑物，另一半的四壁贴上双面胶纸。实验箱由航天飞机带上太空后，隔板被打开，垃圾在外力作用下作直线运动，碰到胶纸后会被粘住，未碰到胶纸的垃圾在箱壁的反作用力下，继续改变方向作直线运动，这样胶纸就会将全部垃圾收集起来。这项实验对改善航天员舱内生活状况具有实际价值。

郑州第26中学学生提出的“太空中固液表面的相互作用”方案，也很有意思：一个被航天飞机带到太空的容器内，液滴被撒到不同的固体表面。这个实验是用来观察在失重和真空环境下，液体没有自身重量，也没有其他杂质影响情况下，液态物质在固体表面是什么样儿的。这项实验对表面涂覆、焊接和精密制造有重要意义。

香港一家书院的学生提出的“失重条件下水流与油流的混合”方案，对实验在太空制取高纯度特殊合金和药物有重要作用。

石家庄庄华制药厂子弟学校学生提出的“失重对草履虫生长和繁殖的影响”方案，是在航天飞机上用离心干燥法保存草履虫胶囊，用密封瓶装稻草水培养草履虫，利用小灯泡为草履虫提供光和热，然后将实验结果返回地面进行检测，确定失重情况下草履虫的生长繁殖情况。这项实验由于电池“罢工”而未获成功。

中国卫星上的蚕宝宝和五色土

中国学生的太空实验是从美国的航天飞机开始的，那中国的航天器是从什么时候开始搭载中国学生实验的？是在2005年。这个由北京景山学校学生提出的“蚕在太空吐丝结茧”的实验构想，算得上一波三折：

最初，这个实验被选为美国航天飞机“上天”的实验方案，在2003年1月16日由“哥伦比亚”号航天飞机带上太空。从航天飞机上传回的数据表明，这些蚕能适应太空失重环境，有的已经结茧，有的正待产卵，一切状况良好。但不幸的是，“哥伦比亚”号航天飞机在太空飞行15天后返航时失事，蚕的实验不幸夭折，无法取得实验结果。

2005年8月29日，这项实验由中国发射的第22颗返回式科学与技术试验卫星，重新带上太空。实验装置是一个圆柱形的银色铝质容器，直径20厘米，高18厘米，舱内温度保持不变。容器被分成4个小间，装有12条蚕，包括两公两母4条即将吐丝的熟蚕和8只蚕茧，以及大量蚕卵。

经过18天的太空旅行后，蚕和蚕卵们返回地面。北京景山学校实验组取出生物容器，对太空蚕在失重环境下的活动、产卵、结网、生长等生理循环现象进行了详细的记录，取得了蚕在太空环境的变异情况数据。

2009年12月15日，中国将一颗遥感八号卫星送入太空，同时，还以“一箭双星”的方式，将一颗专为青少年设计实验的小型科普卫星“希望一号”送上太空。这颗小卫星采用八边形立柱框架结构，重60千克，直径0.68米，高0.48米，运行在1200千米高的太阳同步轨道上。

这颗小卫星到天上去干啥？除了供青少年进行业余无线电空间通信和太空实验，还搭载了北京景山学校学生构想的“天圆地方”五色土实验。这项实验是将5种颜色的陶瓷珠，按照北京中山公园社稷坛五色土的布局方式，摆放在一个正方形透明盒内。这些小珠子不易产生静电，没有磁性，每颗直径2毫米。通过对它们在太空运行状况的拍摄，来研究重力条件下5色颗粒的运动状态。

搭乘返回式卫星上天的种子

中国已成功发射和回收了22颗返回式卫星。在这些卫星上，科学家们进行了很多实验，如空间生命科学实验，空间材料加工实验，农作物种子和微生物空间试验等。

这些实验当中，进行最多的实验是什么呢？是航天育种试验，即通过卫星把农作物和其它植物种子带上太空，在太空环境诱变作用下产生变异，然后对有益变异加以选择利用，在地面选育新种子，从而培育出高产、优质、多粒的新品种。

自1987年到2006年，中国利用返回式卫星和飞船，共实施了1200多个品种的航天育种试验，其中有200多个品种在农业生产中被推广应用，取得了可喜的成绩。

卫星搭载的水稻种子，经过4代培育出“华航一号”水稻新品种，亩产达到600公斤，比原品种提高了20%，米粒晶莹透亮，生育期缩短10天。

卫星搭载的土豆种子，经过4代培育出“航天一号”土豆新品种，亩产为216公斤，比原品种提高了11%。

卫星搭载的西红柿种子，经过4代培育出“宇番一号”西红柿新品种，亩产达6000公斤，比原品种提高了50%产量。维生素C含量也大大提高了。

卫星搭载的辣椒种子，在地面培育出早熟、半产、维生素C含量高的“航椒三号”辣椒新品种，平均亩产2816公斤，每株茄子秧苗可结100多个茄子，比原品种提高了10.5%，成熟期提前10天。

卫星搭载的豇豆种子，比地面品种果实耐高温，维生素、蛋白质和钙的含量都有提高，还具有较强的抗病毒、抗锈病能力。

卫星搭载的白莲种子，在地面培育出“太空莲三号”白莲新品种，亩产大大提高。

神舟飞船上的太空实验

从1999年11月到2011年11月，中国已经发射成功8艘神舟飞船。其中有3艘是载人飞行。在这些神舟飞船上，同样也搭载了一些精彩纷呈的太空实验项目。

神舟一号试验飞船在太空飞行只有一天时间，主要是验证载人航天的各项技术性能，因此太空实验只搭载了10克的农作物种子，包括大麦、玉米、甜瓜、西红柿、豇豆、萝卜、青椒、油菜、西瓜种子，以及甘草、板蓝根等中药材品种。

神舟二号试验飞船上搭载了19种生物样品，包括动物、植物、微生物等，其中有6只小白兔、8只小乌龟、12只螺蛳、10多种植物种子，进行了空间生命科学和生物工程方面的实验。

神舟三号试验飞船把装有9枚乌鸡蛋的孵化箱带入太空，经过7天的太空飞行，孵化箱中有3只小乌鸡破壳而出，每只重20多克，回到地面后满月就长到了180多克。在神舟三号上，还搭载了一包1千克重的12种优良草种、27种珍稀蔬菜种子、1袋15克的康乐霉素C菌种。通过太空的物理诱变产生变异，为研发新型高效药物开辟了新途径。

神舟四号试验飞船上的太空实验有：微重力环境下的细胞融合实验；利用电泳方法对生物大分子和细胞的空间分离纯化实验，以及搭载中药材种子，进行制作药物的实验。

神舟五号载人飞船主要是检验首次载人上天飞行的技术性能，此外也进行了搭载实验，特别是把台湾宝岛的农作物种子送上太空，开展航天育种试验。

神舟六号载人飞船上搭载的实验项目有：晶体生产，进行空间材料科学实验；蛋白质结晶装置和生物培育箱，进行空间生命科学实验；生物细胞反应器，进行空间细胞融合实验；还有太阳和宇宙互体高能辐射监测仪，进行空间天文观测活动；大气成分探测，进行空间环境检测活动。

神舟七号载人飞船上搭载了材料科学实验和航天育种试验。在飞船舱外安装一个固体润滑材料实验装置，这个装置重2.265千克，长27厘米，宽19厘米，厚5厘米，内有实验样品5类80个，在经历了太空44小时暴露试验后，由航天员通过太空行走将其收回，带回地面研究太空环境对这些润滑材料的影响。神舟七号还带了25种三清山的濒危植物种子到太空，观察它们在地面种植后的形态变化，以此研究重力和地球自转在生物生长发育及进化中的作用。

神舟八号飞船主要试验与“天宫一号”目标飞行器的交会对接技术，此外也搭载了17项空间生命科学实验项目，涉及植物、动物、微生物的生物学和生命科学实验，研究飞船在轨道飞行的微重力效应和辐射效应。

俄罗斯空间站上的太空实验

苏联自1971年发射成功“礼炮一号”空间站后，航天员就开始在站上进行小麦、洋葱、兰花等有人照料的种植实验。在空间站上种植农作物和花草植物，是为了将来给长期进行航天飞行的航天员提供粮食、蔬菜和瓜果等食物。同时，植物能吸收人排出的二氧化碳，放出供人呼吸的氧气，并把航天员的排泄物转换成植物养料，让长期飞行的航天器有一个空气清新、干净整洁、充满生活情趣的环境。

俄罗斯“和平”号空间站在15年的太空飞行中，航天员在站上共进行了16500次科学实验，对空间生命科学、空间材料加工、微重力科学、对地观测、天体物理学等进行了广泛研究，特别是对人在长期航天飞行中的生理、心理变化进行了实验，取得了许多具有重大实际价值的成果。

在“和平”号空间站上有一间温室，培育了100多种植物，重点探索了太空栽培小麦的全过程。这项温室实验表明，太空也适于农业发展，并为将来建立太空封闭生态系统，利用植物造氧和吸收二氧化碳提供了经验。“和平”号上利用几种植物实验装备，研究了保持植物生长的方法，将有助于开发能源密封生态系统特别是星际航行中的食物源。

在“和平”号空间站上安装有“岩浆”、“刚玉”、“晶体”等几种生产半导体的炉子。在太空环境生产出的半导体纯度高，成本低。在微重力实验中，拉出了直径达5厘米的高纯度砷化镓晶体，培养出了比地面纯度高10倍的蛋白晶体，生产出纯度和分离量比地球高100倍的干扰素和抗流感制剂。

“和平”号空间站上进行了鹌鹑蛋孵化、娃娃鱼生育、田螺生长等生命科学实验。“和平”号上一个装有60枚鹌鹑蛋的孵化器，经历太空飞行后有37枚孵出了小鹌鹑，但在恶劣的太空环境中只存活了10只，在返回地面时由于舱内温度过低和骤然进入地球重力环境又死了7只，最后只有3只幸存下来。这次实验证明，太空飞行环境对胚胎发育有一定影响。

在“和平”号空间站上装备了许多对地观测仪器设备，这些设备所获得的遥感数据，建立和丰富了包括国土矿藏资源、农田季节性变化、全球海洋生物变化等数据库。

在“和平”号空间站安装了许多天文观测仪器，航天员借助仪器观测了日地现象及其相互作用，宇宙射线、电离层和磁层的变化，从而预测地震和火山爆发的时间和地点；观测仪器获得了很多新辐射光谱数据，增加了对天体变化过程的了解。

美国航天飞机上的太空实验

1981年4月到2011年7月，美国共发射航天飞机135架次，先后有852人次进入太空飞行，完成了2000多个生物学、材料科学、天文学等领域的实验任务。

1985年5月，第一位华裔航天员王赣骏乘“挑战者”号航天飞机升空飞行。他将自己历经9年研制的液滴动力学实验设备带上地球轨道，亲自操作进行微重力条件下的液滴流动特性试验。航天飞机入轨道的第二天，实验设备发生故障，王赣骏花了两天时间修复设备，然后加班实验，取得了实验数据，获得成功。这项实验，不仅用于验证失重下液体动力学的原理，而且对发展空间材料的加工生产具有重要的实用价值。

1982年3月升空的“哥伦比亚”号航天飞机上有一间温室，里面播种了一些农作物和其它植物，包括中国的绿豆。为什么选用中国的绿豆呢？因为航天飞机上没有多少土壤、肥料和水，中国绿豆又是一种容易生根、发芽的植物，所以被选中为太空实验用品，结果是中国绿豆在太空生长状况良好。

美国航天飞机上都有一座小温室，航天员在里面培育了许多植物种子和幼苗，进行植物在太空的栽培试验，研究植物在太空环境的生长情况。这些实验的目的，是希望有朝一日能在飞船上栽种庄稼，给长期飞行的航天员提供粮食蔬菜和瓜果等食物。

1992年9月，“奋进”号航天飞机升空飞行8天，航天员进行了43项太空实验，其中24项材料科学和制造工艺实验，19项医学和生物学实验。“奋进”号上载有2条日本鲤鱼、4只雌性南非爪蛙、180只非洲大黄蜂、7600只果蝇和30枚已受精的鸡蛋。这些动物是这次飞行中进行医学和生物学实验的主要对象，目的是研究太空失重环境对它们繁殖和行为习性的影响。此外，航天员进行了3次太空静脉注射系统的实验，由于太空没有重力，不能用在地球上的方式做静脉注射，这次实验为未来长期在太空的人员医疗需要迈出了关键的一步。

航天员还有一项实验，使用加热的灯丝使玻璃泡里的金属样品气化，这些金属样品在被加热的8分钟里，发出很亮的光，并发出一缕缕白烟，随后即冷却下来。这项蒸发气化实验，将悬浮的小圆球玻璃样品加热融化，制造出一种非常纯的玻璃。“奋进”号上的航天员出色地完成了预定43项太空实验的任务。

2007年8月8日，“奋进”号航天飞机将首位女教师芭芭拉•摩根带上太空。14日她把太空变为课堂，为地面上的学生讲授了一堂25分钟的太空实验课。摩根演示了她不费吹灰之力把两名男航天员带着飞到空中飘浮起来；她又和两名男航天员从饮品袋中挤出一些球泡状的饮料，然后四处追着去吞食失重状态下在空中乱飞的红色泡泡。摩根还携带了数万粒植物种子进入太空，返回地面后把它们分发给孩子们栽种，激发了他们对太空实验的兴趣，进一步理解了太空实验的意义。

国际空间站上的太空实验

国际空间站从1998年11月开建，到2011年7月竣工，期间共有203人进入，进行了600多项科学实验，取得了前所未有的成果。

国际空间站上的太空实验分为三个阶段：

初始阶段，注重对太空环境的了解，主要是进行医学、生命科学和材料科学实验，提高了太空飞行的保障能力。

发展阶段，注重积累航天员长期太空飞行的技术和经验，为实现载人登月、建立月球基地和载人探索火星准备条件。

建成阶段，注重进一步挖掘近地轨道空