真空和微重力環境利用技術

真空和微重力環境利用技術:太空飛行器軌道飛行提供的真空和微重力環境,是一個寶庫,為人們提供了地面上難以獲得的科學實驗和生產工藝條件,進行地面上難以進行的科學實驗,生產地面上難以生產的材料、工業產品和藥物。

簡介

真空和微重力環境是一種寶貴的資源。高真空或超高真空提供一種超潔淨條件。微重力則提供一種重力影響很微弱的極端物理條件。如由重力引起的自然對流基本消除,擴散過程成為主要因素;流體中的浮力基本消失,不同液體密度引起的組分分離和沉浮現象消失,液體僅由表面張力約束;潤濕和毛細現象加劇;流體靜壓消失。總之,由重力引起的不利因素幾乎消除。利用這些非常理想的環境,可以開展微重力技術物理、微重力生物學和微重力生命科學的研究,進行加工工藝試驗和生產製造,以及其它微重力套用的試驗研究。
在高真空和微重力環境中進行生命和生物科學實驗,不會有有機物污染,發生混入或測定錯誤,細菌等實驗用的微生物不會到處擴散,十分安全。
在零重力或微重力條件下,可進行無容器冶煉,這不會有任何雜質混入,可以獲得高品質的合金;可將不同比重的金屬或非金屬均勻地混合,獲得新型合金材料;可以克服地面加工存在的組分過冷起伏和密度大等缺陷,生長出高質量、大直徑的單晶體砷化鎵等半導體材料;可以生產百分之百圓度的滾珠軸承等圓球工業產品,而在地面上,由於重力的影響,滾珠軸承等總不是真正的球形。
太空製藥是真空微重力環境利用的重要方面。在地面上製藥,由於地球重力作用,培養物會發生沉澱,處在沉澱中的微生物會因缺氧而死亡;如輸氧攪拌,所形成的低壓小氣泡又會破壞細胞;如加防泡劑,則會降低氧的溶解度,有礙微生物的繁殖,形成惡性循環。而在微重力環境中,培養物液體中含有大量的氣泡,也不會沉澱,微生物可隨時獲得氧氣,生長速度比地面快一倍以上。可高效率、高純度地製造許多藥物,如治療燒傷的表皮生長素、治療貧血的紅血球生長素、防治病毒感染的免疫血清、治療肺氣腫的胰蛋白酶抑制素、治療血栓的尿激酶、治療血友病的抗溶血因子8、治療糖尿病的β細胞、治療癌症的干擾素等40多種。主要的製藥方法是電泳法,將組分不同的混合物在直流電場作用下精確地分離成不同成份。其設備第一代為靜態電泳儀,第二代為連續流動電泳儀。

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