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德媒:太空实验室成最新技术策源地

2022-02-22 18:55     来源:参考消息网     X射线技术 X射线检测粒子加速器

德国《商报》网站1月23日发表文章称,科学家正在让太空发挥其优势,失重和辐射有望使科学研究实现一次技术飞跃。全文摘编如下:

失重有利培育类器官

在太空中用干细胞培育器官,这听起来像是一个奇怪的构想。但大批科学家正在非常深入和认真地研究这一课题,因为细胞在失重状态下可以更好、更快地发育。

该领域的先驱是来自瑞士苏黎世大学的德国人奥利弗·乌尔里希和科拉·蒂尔。乌尔里希是医生,蒂尔则是一位微生物学家,两人正在国际空间站培育大小以毫米计的细胞群,即所谓的类器官。乌尔里希说:“如果没有骨架,它们根本无法在地球上生长。”

制药公司对类器官非常感兴趣。在人体组织上测试活性成分和药物比在动物身上测试效果要好得多。也可以从这些细胞中培育出用于修复受损器官的组织,甚至是整个器官。太空和生物技术初创企业德国尤里公司的联合创始人、首席商务官马克·库格尔说:“未来,人们可以让心脏在太空中生长。”

失重不仅有利于细胞生长,还能提升蛋白质结晶的精确度和优化基因测序程序,这些是药物研究中的关键过程。在太空中也可以制造质量更高的半导体和玻璃纤维。此外,科学家还利用宇宙辐射使水稻、小麦或葡萄藤发生变异,提高其抗病能力。

竞相建设新空间设施

科学家正在让生存条件恶劣的太空发挥其优势。失重和辐射有望使科学研究实现一次技术飞跃,就像冷却系统曾推动医学和生物学大发展一样。波兰国家核研究中心的天体物理学家阿格涅什卡·波洛说:“我们需要更多的空间站。”

然而到目前为止,进入太空既困难又昂贵,国际空间站的实验室一席难求。国际空间站首次使空间合作研究成为可能,迄今已有超过3000项实验在那里进行。但国际空间站可能将于2030年退役。

中国、印度和俄罗斯已在各自建设或规划空间站,欧洲航天局也是如此。此外还有美国阿克肖姆航天、山脉航天、纳诺拉克斯等公司的项目。航天领域正朝着日益私营化和投资者支持的供应商日益增多的方向发展,因此火箭发射和卫星的价格不断下降。

细胞在太空中能良好生长,这可以带来巨大进步。库格尔希望能在10年内生产整个器官,即“来自太空的心脏”。2021年夏季,德国默克集团前首席执行官斯特凡·奥施曼以风险投资人的身份加入尤里公司。他说:“发展太空生物技术的想法极其迷人。”

市场逐渐拥挤起来,这里不仅有初创公司,也有成熟的企业。成立于2009年的纳诺拉克斯公司正与美国洛克希德-马丁公司、旅行者航天公司一起建造星辰实验室,作为国际空间站的后继者。这几家公司从美国国家航空航天局(NASA)获得了1.6亿美元资金,星辰实验室计划在2027年投入运营。

NASA还与山脉航天和蓝色起源公司签订了合同。后者是亚马逊创始人杰夫·贝索斯成立的太空公司。它们将在波音公司等合作伙伴的帮助下在近地轨道建立“轨道礁”空间站。这个多用途项目将从2030年开始为研究人员提供实验室,并接待游客。

更早得到使用的将是无人太空舱。美国瓦尔达航天工业公司是这方面领先的初创公司之一。该公司希望在太空中建造首个计算机芯片生产设施。

瓦尔达航天工业公司首席执行官威尔·布吕埃曾是太空探索技术公司的高级雇员。他说,太空中的失重和无尘状态为制造高精度和高质量的计算机芯片提供了理想环境。该公司计划在2023年将首个基于卫星的生产设施送入地球轨道。它将在那里停留3个月,然后携带半导体成品返回地球。

探索公司负责人埃莱娜·于比认为,在太空中建立这样的生产设施很大胆。在她看来,自动化的实验飞船是更现实的选项,因为经济领域对这种飞船的需求很大。

探索公司希望2024年在太空中测试“妮克丝”飞船,然后在2026年完成首批客户订单。到那时,研究项目的成本将大幅降低。向太空中运送1公斤货物只需花费2万欧元。

于比说:“一个新时代正在来临。”如果探索公司能实现其计划,对该公司和科学界来说都将是一个了不起的成就。“妮克丝”飞船重约7吨,其中4吨是“有效载荷”。

优化蛋白质结晶过程

另一个重要的太空研究领域是蛋白质结晶。对人体的许多基本功能(例如氧气和营养的供给)而言,蛋白质是不可或缺的,肌肉也由蛋白质组成。此外,正确测定血液中的蛋白质有助于诊断阿尔茨海默病、帕金森病或囊性纤维化等疾病。

科学家使用X射线来测定蛋白质的分子结构。但射线只会在晶体结构上发生衍射,因此研究人员必须在蛋白质周围构建晶体。但重力会导致晶格变形。制药公司和科学家一直尝试用粒子加速器来消除重力影响。

在太空的失重环境下,晶体生长得更好、更纯净,测得的结构更精确。这一点除在疾病诊断方面具备优势外,还可以改善和加速药物研究。

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