都芃

4月24日第8個中國航天日。

近年來，我國航天事業(yè)取得飛速發(fā)展和進(jìn)步，從“嫦娥”奔月到“天問”探火、從“北斗”造福人類到“天宮”開門納客，中國航天用一項項科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新突破著人類探索宇宙的邊界。

不過，當(dāng)我們暫時離開浩瀚星空、看向身邊，可能會發(fā)現(xiàn)其實諸多“高大上”的航天科技早已經(jīng)“下凡”來到你我中間，它們正在多個領(lǐng)域大展身手，悄悄改變著我們的日常生活。

味美多汁的“航西瓜”“航甜瓜”，有著可愛名字的水果黃瓜“航瓜玉妮”……這些名字前帶有“航”字的果蔬品種通常有一個共同的育種來源——太空。

每到夏季，瓜果蔬菜成熟時，位于北京市通州區(qū)的航天育種核心示范基地都會人流涌動，來自各地的種植大戶、種子經(jīng)銷商穿梭于田間地頭，在科研人員帶領(lǐng)下挑選著各自心儀的果蔬品種。

航天育種產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟秘書長趙輝表示，在太空特殊環(huán)境作用下，種子變異周期縮短、突變頻率增加。相比地球表面環(huán)境，太空環(huán)境能夠促使種子產(chǎn)生更加豐富的基因突變，為育種科學(xué)家提供更多有益的變異材料，便于培育新品種。

自1987年我國首次將水稻、辣椒等農(nóng)作物種子送上太空以來，我國已經(jīng)先后30多次通過返回式衛(wèi)星或載人航天器把上千種植物種子送入太空，其中既包括小麥、高粱等糧食種子，也包括黃瓜、番茄等蔬菜種子，以及甜瓜、櫻桃等水果種子。自中國空間站任務(wù)開展以來，神舟十二號、神舟十三號載人飛船先后從太空帶回了千余件（份）作物種子、微生物菌種等航天育種材料，其中“出差”時間最長的種子在軌飛行時間達(dá)11個月。

輻射育種是國內(nèi)外農(nóng)業(yè)領(lǐng)域經(jīng)常采用的育種方式，而太空正是一個為種子提供輻射環(huán)境的絕佳場所。而且太空能夠提供比地球更加復(fù)雜的輻射環(huán)境，其中的宇宙射線、微重力環(huán)境等能夠提升植物基因的變異概率，進(jìn)而使其產(chǎn)生更加深刻的變化。

安全是航天育種發(fā)展始終繞不開的話題，這些經(jīng)過太空培育的“美味”足夠安全嗎？

趙輝表示，物理輻射育種在世界上已經(jīng)有近百年的歷史，聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織和國際原子能機(jī)構(gòu)也早已將航天育種列為物理輻射育種的一類。有據(jù)可查的、經(jīng)過輻射育種的商品化品種多達(dá)3300余種。實踐證明，它們均沒有食品安全問題。

趙輝進(jìn)一步解釋道，借助太空環(huán)境誘導(dǎo)植物產(chǎn)生性狀變異，是植物自身基因突變的結(jié)果，并不涉及外源基因的導(dǎo)入，“航天育種的安全性是確定的”。

據(jù)了解，科學(xué)家已經(jīng)對神舟十二號載人飛船帶回的種子進(jìn)行了初步實驗。國家植物航天育種工程技術(shù)研究中心的工作人員經(jīng)過實驗發(fā)現(xiàn)，神舟十二號空間飛行任務(wù)對搭載返回的兩份水稻種子已經(jīng)造成了較顯著的生物學(xué)效應(yīng)，預(yù)計將產(chǎn)生可觀的可遺傳變異。

目前，我國已經(jīng)培育出700余個航天育種新品系、新品種，其中通過國家或者省級審定的超過200個，其年種植面積3000多萬畝，取得了良好的社會和經(jīng)濟(jì)效益。

當(dāng)我們在電視上看到我國航天員在“天宮”空間站自如生活、工作時，想必會被他們身上那一套利落有型的艙內(nèi)工作服所吸引。事實上，在我國航天服研發(fā)過程中，誕生了諸多創(chuàng)新技術(shù)，它們已經(jīng)被用于大眾產(chǎn)品中，如今與航天員穿“同款”服裝不再遙不可及。

在神舟十二號載人航天飛行任務(wù)中，航天員的艙內(nèi)工作服等用品由國內(nèi)公司進(jìn)行研發(fā)。航天員工作服等產(chǎn)品對設(shè)計、材料、制造的要求十分嚴(yán)苛，這對于中國服裝產(chǎn)業(yè)來說既是一次挑戰(zhàn)，也是一次實現(xiàn)跨越升級的良機(jī)。

相關(guān)技術(shù)研發(fā)負(fù)責(zé)人告訴記者，要達(dá)到國產(chǎn)航天艙內(nèi)工作服的抗菌性、阻燃性、耐磨性、抗靜電性等指標(biāo)要求，他們必須克服諸多技術(shù)難題。航天艙內(nèi)工作服對于細(xì)菌在產(chǎn)品上的存在數(shù)量有嚴(yán)格的要求，部分抗菌要求甚至超過了醫(yī)療用品的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。除此之外，因為艙內(nèi)環(huán)境相對狹窄，儀器設(shè)備較多，航天員在這種環(huán)境中穿梭，需要其服裝具備較高的耐磨性。

在此基礎(chǔ)上，研發(fā)人員把航天艙內(nèi)工作服等產(chǎn)品運(yùn)用到的科技，應(yīng)用于日常的戶外裝備開發(fā)中，對面向普通消費(fèi)者的產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化與全面升級。

例如，在研發(fā)航天服裝的過程中，研發(fā)人員采用了一種抗菌技術(shù)，該技術(shù)能夠有效刺穿細(xì)菌壁，從而抑制細(xì)菌滋生，多次洗滌后抗菌率依然大于90%。目前，該技術(shù)已經(jīng)被運(yùn)用于部分戶外服裝的制作中。另外，相關(guān)抗靜電技術(shù)也被運(yùn)用在了秋冬季服裝上，其可以有效解決惱人的靜電問題。

不僅是航天員“同款”服裝能夠被大眾穿在身上，航天器應(yīng)用的材料也可以被用于服裝制造。

例如，為了對抗火星“冰火兩重天”的溫度考驗，“天問一號”火星探測器和“祝融號”火星車表面都采用了氣凝膠材料。南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院教授金鐘介紹道，氣凝膠材料分為耐高溫和耐低溫兩種，既能夠阻隔探測器著陸發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的高達(dá)1200攝氏度的高溫?zé)崃?，保護(hù)著陸平臺的正常功能；又能夠確?；鹦擒囋诹阆?30攝氏度的環(huán)境下仍能正常工作。除此之外，氣凝膠極輕的質(zhì)量也不會增加“天問一號”火星探測器的載荷。以該探測器上的氣凝膠材料為例，如將其做成薄片狀，那么只需要10克這種材料，就可以將薄片鋪滿一個標(biāo)準(zhǔn)足球場。

“氣凝膠最有前景的大規(guī)模應(yīng)用領(lǐng)域是隔熱、保溫和節(jié)能?！苯痃姳硎?，在建筑、服飾和工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域，用氣凝膠取代傳統(tǒng)的隔熱材料具有非常大的潛力。目前，某國產(chǎn)服裝品牌研發(fā)團(tuán)隊通過技術(shù)改良，克服了氣凝膠材質(zhì)脆弱、容易掉粉、不宜剪裁等缺陷，已將氣凝膠材料成功應(yīng)用于民用服裝行業(yè)，并實現(xiàn)了大規(guī)模量產(chǎn)，如今普通消費(fèi)者也能夠享受到與航天器同等的保溫待遇。

除了可以在危急時刻拯救患者生命，航天科技還能夠呵護(hù)人民日常健康。

在新冠疫情肆虐期間，體外膜肺氧合治療（ECMO）在臨床救治中發(fā)揮著重要作用。但長期以來，受制于技術(shù)門檻高、研發(fā)費(fèi)用高等因素，國產(chǎn)ECMO研發(fā)一直面臨困境。而就在今年初，國家藥監(jiān)局經(jīng)審查，采用附條件批準(zhǔn)方式，應(yīng)急批準(zhǔn)航天新長征醫(yī)療器械（北京）有限公司研發(fā)的輝昇—I型體外肺支持輔助設(shè)備注冊上市，使其成為第二款獲批的國產(chǎn)ECMO產(chǎn)品。

ECMO主要為重癥心肺功能衰竭患者提供持續(xù)的體外呼吸與血液循環(huán)支持，核心部件一般包括人工心（離心泵主機(jī)及離心泵泵頭）和人工肺（膜肺），可以較長時間代替人的心、肺功能，維持住患者的血壓和血氧，為危重癥患者的搶救贏得寶貴時間，因此被視作重癥監(jiān)護(hù)病房（ICU）里拯救生命的“守門員”。

據(jù)輝昇—I型體外肺支持輔助設(shè)備技術(shù)攻關(guān)總指揮、中國航天科技集團(tuán)公司第一研究院第十八研究所所長曾思介紹，該產(chǎn)品技術(shù)自主可控，具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，總體性能和指標(biāo)達(dá)到國際同類產(chǎn)品水平，其核心技術(shù)來源于火箭伺服系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)是火箭飛行控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通過精準(zhǔn)動作推動發(fā)動機(jī)噴管擺動，使火箭在飛行全過程中姿態(tài)穩(wěn)定受控。

曾思說：“伺服系統(tǒng)由眾多元件組成，涉及機(jī)械、電子、流體等多個專業(yè)，又因其在發(fā)動機(jī)艙這樣的狹小空間工作，所以必須高度集成化，而且輕質(zhì)化?！?/p>

正是高集成、輕質(zhì)化的“航天基因”讓這款ECMO擁有了有別于國外同類產(chǎn)品的優(yōu)點，它的整機(jī)重量不到7.5千克，約為國外同類產(chǎn)品重量的三分之一，能夠更好地滿足危重癥患者急救、轉(zhuǎn)運(yùn)需求。

除了可以在危急時刻拯救患者生命，航天科技還能夠呵護(hù)人民日常健康。

中國航天科技集團(tuán)有限公司第八研究院第八一一研究所研發(fā)的“天問一號”同源光電芯片全光譜智能護(hù)目鏡，具有極速智能變色、智能濾光、視覺增強(qiáng)、太陽能充電等功能。該款護(hù)目鏡采用“天問一號”航天器中的高效砷化鎵太陽能電池、感光發(fā)電一體化智能芯片、柔性扭曲相列液晶貼片等多項航天專利技術(shù)。借助先進(jìn)的空間電源技術(shù)，其所采用的感光發(fā)電一體化砷化鎵光電芯片能夠?qū)崿F(xiàn)350～1800全光譜響應(yīng)，并驅(qū)動柔性液晶智能調(diào)節(jié)明暗，可調(diào)透光率達(dá)到5%～35%，瞬時變色速度僅為0.05秒，實現(xiàn)與光照環(huán)境變化的完美同步，讓佩戴者處于舒適的視覺效果中，有效阻止有害光線對人眼的傷害。

除了具備靈敏的感光能力外，這款智能護(hù)目鏡還配有自發(fā)電系統(tǒng)，無需額外充電。其所用的智能控制芯片與進(jìn)入火星軌道的“天問一號”航天器采用的是同一個晶元。

◎ 來源|科技日報