生物衛星

生物衛星

生物衛星,用於生物學研究的人造地球衛星,它相當於一個空間生物實驗室,可研究失重、超重和其他各種空間飛行環境對生物生長、發育、代謝、遺傳等方面的影響和防護措施,揭示在地麵條件下發現不了的生物學問題,是研究空間生命科學的重要工具。

概述

生物衛星生物衛星
生物衛星,是用於生物學研究的人造地球衛星,生物衛星一般要有讓生物體存活下來的保障體系,但相比載人飛船而言,其內部功能要簡單得多。世界上第一顆生物衛星是蘇聯1957年11月3日發射的載有小狗“萊伊卡”的“人造地球衛星”2號,此後蘇聯發射了9顆帶有生物試驗的衛星。美國除了在“發現者”號衛星和“水星”號飛船上進行生物試驗外,還專門發射了兩顆攜帶靈長類動物的“生物衛星”,在空間分別運行了49.9小時和9天。

組成特點

生物衛星生物衛星
生物衛星一般由服務艙和返回艙兩部分組成。服務艙裝有姿態控制系統、電源系統和其他保證衛星正常工作的設備。服務艙與返回艙分離後不返回地面。返回艙是衛星返回地面的艙段,外部覆蓋著防熱保護層,內部裝有生物容器、記錄儀器、制動火箭和回收系統等。
生物容器載有實驗生物樣品和生命保障系統。衛星在空間運行時,地面人員通過遙測系統獲取生物體的有關信息、儀器設備的工作狀況和衛星的環境參數。

實驗對象

利用生物衛星實驗過的生物有病毒、微生物、細胞、組織培養液、昆蟲、蛙、蠅、大小白鼠、豚鼠、兔、犬、猴、黑猩猩、植物、種子等。在生物衛星上進行的生物學實驗主要包括:重力生理學實驗、放射生物學實驗和發育生物學實驗
蘇聯早在1957年就用微型載人太空飛行器將一隻狗送上太空,但當時的技術是不能返回的。這次伊朗讓猴子活著回來,說明運載器應該是生物衛星。美國和俄羅斯都送過猩猩上太空,但中國沒有用過動物,而是採用模擬人。更關鍵的是如果猴子返回地球,那說明伊朗已經掌握了返回衛星的技術。目前為止只有美俄中三國掌握定點返回技術。
2013年1月伊朗利用國產“開拓者”運載火箭將一隻活猴送上太空並隨後安全返回地面,裝有猴子的艙體脫離火箭後進入距離地面120公里的預定軌道,隨後按計畫返回地球。艙體落地後被完整收回,猴子成功存活,在這個項目中,把一個活生生的動物一隻猴子送入太空。這種猴子的生理機能與人類非常相似,我們使用這隻猴子測試生命維持系統和飛行狀況。艙體是完全密封的,配備有能夠製造氧氣和吸收二氧化碳的機器。所有的生命體徵都傳送到了地球,艙內的攝像機記錄下了整個過程。

實驗項目

重力實驗

 
生物衛星生物衛星
研究超重、失重的生物效應。失重(又稱微重力)是航天中一種特殊的物理現象。研究長期失重的生物效應對長期載人航天有重要意義。長期失重現象無法在地面模擬,只能在空間的條件下進行實驗。
重力生理學研究的重點是觀察心血管系統、骨骼肌肉系統、血液系統、神經系統和感覺系統對長期失重的反應和變化。其中骨質脫鈣、前庭障礙、血液動力學變化和血液學變化等問題尤其受到人們的重視。
在生物衛星上,除對航天醫學問題的機制探討進行有關實驗外,還探索有效的防護措施。混編在蘇聯“宇宙”號衛星系列中的生物衛星曾進行了人工重力的實驗,用一種小型離心機模擬產生人工重力,用以觀察人工重力能否對抗失重的影響。實驗表明:失重引起的退行性變,在1g人工重力作用下可以減輕。

放射實驗

研究宇宙輻射,特別是高能重離子對生物的影響。高能重離子劑量雖然僅為宇宙輻射總劑量的千分之幾,接近於本底劑量,但它能產生嚴重的生物效應,造成病理損傷。放射生物學還研究宇宙射線對昆蟲變態發育和繁殖力的影響,對植物腫瘤的影響。
在長期載人航天中,為了保證人的安全,必須收集宇宙輻射中各種粒子在空間分布的數據,測量生物體可能耐受的劑量,研究宇宙輻射對生物體各種器官和組織的影響、宇宙輻射的複合效應以及防護措施等。

發育實驗

在生物衛星上研究失重對昆蟲、蛙卵、細胞、微生物、植物的生長、發育和代謝的影響,但結論並不一致。有人認為失重對生長和代謝有抑制效應。此外,在航天中人們還觀察到晝夜節律的改變會引起生物節律的改變。

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