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國際空間站配備了多種設(shè)施用于空間生物學(xué)實(shí)驗(yàn)。其中，哥倫布艙內(nèi)有專門的生物實(shí)驗(yàn)室，包括培養(yǎng)箱、顯微鏡等。星辰服務(wù)艙和哥倫布艙的外表面設(shè)有暴露設(shè)施?？臻g站還配備生長室和動(dòng)物棲息地，可維持和監(jiān)測微生物、動(dòng)物等長達(dá) 180 天。這些單位包括各種培養(yǎng)室、生物技術(shù)樣本溫度控制器、歐洲模塊化栽培系統(tǒng)等。

此外，還有用于生物處理的 NASA 商業(yè)通用生物處理裝置，以及用于冷凍儲(chǔ)存和運(yùn)輸樣本的冰柜。手套箱提供封閉工作空間，離心機(jī)提供人造重力。盡管離心機(jī)住宿設(shè)施原本為飛行而設(shè)計(jì)，但項(xiàng)目被取消，使研究界失去了相關(guān)機(jī)會(huì)。

哥倫布艙內(nèi)有專門的生物實(shí)驗(yàn)室。這種由歐空局開發(fā)的雙層機(jī)架用于對(duì)微生物、細(xì)胞、組織培養(yǎng)物、小型植物和小型無脊椎動(dòng)物進(jìn)行空間生物學(xué)實(shí)驗(yàn)。BioLab包括培養(yǎng)箱、顯微鏡和分光光度計(jì)。兩臺(tái)離心機(jī)提供人造重力。它還配有手套箱以及冷卻器和冷凍裝置的組合。BioLab的日本對(duì)應(yīng)物是Saibo（意思是“活細(xì)胞”）實(shí)驗(yàn)架，它由一個(gè)超凈工作臺(tái)、一個(gè)帶顯微鏡的手套箱以及一個(gè)細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)施（配有培養(yǎng)箱、離心機(jī)和監(jiān)測大氣氣體的傳感器）組成。（圖1.1）。

星辰服務(wù)艙和哥倫布艙的外表面設(shè)有暴露設(shè)施，允許將實(shí)驗(yàn)短期和長期暴露在太空條件和太陽紫外線輻射下。Expose設(shè)施可容納照片處理、光生物學(xué)和外太空生物學(xué)實(shí)驗(yàn)。

國際空間站還配備了獨(dú)立控制溫度、光照和大氣成分的生長室和動(dòng)物棲息地。它們能夠維持和監(jiān)測微生物、動(dòng)物、水生以及植物細(xì)胞和組織培養(yǎng)長達(dá)180天。水生棲息地可容納小型淡水生物，用于支持卵生成研究，以便在所有生命階段進(jìn)行檢查。動(dòng)物棲息地最多可容納六只老鼠或十幾只老鼠。這些棲息地與容納懷孕小鼠及其后代（從出生到斷奶）的另一個(gè)隔間兼容。植物單元能夠在生長和發(fā)育的各個(gè)階段支撐不同高度的植物標(biāo)本。昆蟲棲息地支持果蠅和其他昆蟲進(jìn)行多代研究和輻射生物學(xué)。蛋孵化器支持小型爬行動(dòng)物和鳥類蛋在孵化前的孵化和發(fā)育。

這些單位包括：

（a）NASA高級(jí)生物研究系統(tǒng)（ABRS）有兩個(gè)培養(yǎng)室，用于培養(yǎng)各種生物有機(jī)體，包括植物、微生物和小型節(jié)肢動(dòng)物（昆蟲和蜘蛛）。

（b）生物技術(shù)樣本溫度控制器(BSTC)可以在微重力下生長和維持哺乳動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)物。

（c）歐洲模塊化栽培系統(tǒng)（EMCS）正用于多代實(shí)驗(yàn)和研究重力對(duì)種子和植物以及蠕蟲和果蠅等其他小生物體早期發(fā)育和生長的影響。

（d）CSA的Eosteo骨培養(yǎng)系統(tǒng)為骨細(xì)胞在微重力下生長提供了合適的條件。

（e）日本宇宙探索機(jī)構(gòu)（JAXA）水生棲息地（AQH）擁有兩個(gè)水族館、自動(dòng)喂食系統(tǒng)、產(chǎn)生晝夜循環(huán)的LED燈以及用于觀察的CCD攝像機(jī)，能夠在太空中用小型淡水進(jìn)行各種繁殖實(shí)驗(yàn)魚，例如青鳉魚或斑馬魚。

（f）ASI和NASA開發(fā)的小鼠抽屜系統(tǒng)(MDS)用于研究哺乳動(dòng)物胚胎發(fā)育的器官功能。使用MDS進(jìn)行的研究類似于人類研究計(jì)劃，但可以更好地關(guān)注微觀層面。

（g）最后，LADA溫室用于在國際空間站俄羅斯部分種植植物。自2002年啟動(dòng)以來，它支持了一系列基礎(chǔ)植物生物學(xué)和太空農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)，種植了多代甜豌豆、小麥、西紅柿和生菜（供機(jī)組人員享用?。?。

生物加工：

NASA商業(yè)通用生物處理裝置(CGBA)提供可編程、精確的溫度控制（從冷儲(chǔ)存到可定制的培養(yǎng)箱），可用于各種生物學(xué)研究，例如蛋白質(zhì)晶體生長、小昆蟲棲息地、植物發(fā)育、抗生素-產(chǎn)生細(xì)菌和細(xì)胞培養(yǎng)研究。

ESA還使用蛋白質(zhì)結(jié)晶診斷設(shè)施(PCDF)通過動(dòng)態(tài)光散射(DLS)、馬赫-曾德干涉測量(MZI)和經(jīng)典顯微鏡等非侵入式光學(xué)技術(shù)來研究蛋白質(zhì)晶體生長條件。了解晶體如何在純擴(kuò)散條件下生長有助于確定設(shè)置，以使有機(jī)晶體盡可能。然后，這些晶體在地球或船上進(jìn)行保存和分析，以推斷蛋白質(zhì)的三維形狀。

冰柜：

冰柜可以冷凍儲(chǔ)存和運(yùn)輸在國際空間站收集的樣本，以便稍后返回地球。共有三臺(tái)ESA建造、NASA操作的冷凍機(jī)，稱為國際空間站負(fù)八十度實(shí)驗(yàn)室冷凍機(jī)(MELFI)，每臺(tái)冷凍機(jī)可容納175L的樣品，儲(chǔ)存溫度范圍從+4°C到低至-80°C。NASA通用實(shí)驗(yàn)室主動(dòng)低溫國際空間站設(shè)備冰箱(GLACIER)還可用作在軌超冷冷凍機(jī)（低至-165°C），容量為11.4L。這些冷凍機(jī)具有特殊的“阻尼”機(jī)制，可確保該微重力水平不受人類或機(jī)器活動(dòng)的干擾。較小的設(shè)備體積為4.2L，溫度范圍為-20°C至48.5°C，可用作冷凍柜、冰箱或培養(yǎng)箱。Kriogem-3M是一款俄羅斯冷藏培養(yǎng)箱，用于存放生物樣本。

手套箱：

定期采樣是自動(dòng)進(jìn)行的或由船上工作人員進(jìn)行的，以確保剩余材料不受干擾。采樣顯然是經(jīng)過仔細(xì)計(jì)劃和最小化的，以防止振動(dòng)和其他不需要的重力。手套箱提供了一個(gè)封閉的工作空間，用于進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和處理研究生物體。它們?yōu)閲H空間站上的液體、燃燒和危險(xiǎn)材料的實(shí)驗(yàn)提供了安全殼和安全的研究環(huán)境（圖1.2）。

手套箱(MSG)確保危險(xiǎn)物質(zhì)不會(huì)漂浮在機(jī)艙周圍。機(jī)組人員通過配備堅(jiān)固密封手套的端口進(jìn)入工作區(qū)域。視頻系統(tǒng)和數(shù)據(jù)下行鏈路允許從地面控制封閉的實(shí)驗(yàn)。便攜式手套箱（PGB）是一種較小的手套箱，可以在國際空間站周圍運(yùn)輸，并用于為任何實(shí)驗(yàn)室模塊中的實(shí)驗(yàn)提供兩級(jí)密封。通過將PGB放置在較大體積的MSG內(nèi)，甚至可以實(shí)現(xiàn)三級(jí)遏制。

離心機(jī)：

上述設(shè)施內(nèi)設(shè)有數(shù)臺(tái)機(jī)載離心機(jī)。這些離心機(jī)為微重力實(shí)驗(yàn)提供1g控制。然而，國際空間站上缺少的空間生物學(xué)工具是多功能離心機(jī)，它能夠探索10-6至1g之間的重力水平范圍，以便研究某些現(xiàn)象的重力閾值。這個(gè)多重力研究設(shè)施將有助于確定人類人造重力的參數(shù)。

離心機(jī)住宿設(shè)施（CAF）最初是為在國際空間站上飛行而設(shè)計(jì)的。盡管飛行模型已建成并準(zhǔn)備發(fā)射，但該項(xiàng)目被取消。該NASA-JAXA設(shè)施可以提供10-6至2g的人造重力。為細(xì)胞、簡單生物體、植物和動(dòng)物提供了合適的培養(yǎng)箱和生長室。一些棲息地通過安裝在直徑2.5米的離心機(jī)上，具有高達(dá)2g的可選重力水平的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。其他棲息地配備了?nèi)部離心機(jī)，

它提供了從0.01到1.5g的可選重力水平。應(yīng)該為長期暴露在微重力下的空間生物學(xué)研究提供的機(jī)會(huì)。不幸的是，研究界永遠(yuǎn)失去了CAF本來可以提供的機(jī)會(huì)。

圖 1.1 一名宇航員在國際空間站基博實(shí)驗(yàn)室的賽博架上進(jìn)行生物實(shí)驗(yàn)

圖 1.2 一名宇航員在國際空間站哥倫布實(shí)驗(yàn)室的微重力科學(xué)手套箱(MSG)內(nèi)進(jìn)行生物學(xué)實(shí)驗(yàn)