當(dāng)我們仰望星空時(shí)，除了對(duì)未知天體的好奇，還常常會(huì)產(chǎn)生太空十分“干凈”的想法吧。畢竟，太空充斥著強(qiáng)烈的輻射，近乎真空的環(huán)境似乎是細(xì)菌、病毒等微生物的 “生命禁區(qū)”。
然而，事實(shí)真的如此嗎？
答案當(dāng)然是否定的。
在距離地球數(shù)百公里的空間站里，航天員們時(shí)刻與數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的細(xì)菌、微生物共處一室。這些細(xì)菌都是從何而來的？它們又會(huì)給空間站以及航天員的生活、工作乃至健康帶來怎樣的影響呢？
空間站的微生物
首先，我們要知道，人體本身就是一個(gè)龐大的微生物 “聚居地”。當(dāng)航天員們從地球出發(fā)，踏上前往空間站的征程時(shí)，這些寄生在他們身體上的微生物便隨之開啟了太空之旅。在空間站建設(shè)以及物資補(bǔ)給的過程中，大量的設(shè)備、生活用品源源不斷地運(yùn)往太空，盡管在發(fā)射前會(huì)經(jīng)過嚴(yán)格的清潔、消毒處理，但仍無法杜絕細(xì)菌、微生物隱匿其中，進(jìn)而隨著航天員和貨物一同進(jìn)駐空間站。（本篇針對(duì)空間站的科學(xué)手套箱，沒有必要延伸到其他星球。）
發(fā)現(xiàn)，某些微生物不僅頑強(qiáng)地在太空極端環(huán)境中存活了下來，而且還保留了一定的繁殖能力。大多數(shù)微生物在太空環(huán)境下，生化活性甚至愈發(fā)旺盛，耐藥性也顯著增強(qiáng)，仿佛開啟了一場(chǎng)特殊的 “進(jìn)化之旅”。
太空既然不是無菌環(huán)境，那空間站需要在潔凈密閉空間里進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)究竟是如何嚴(yán)謹(jǐn)、有序地開展的呢？這就不得不提到空間站里一項(xiàng)至關(guān)重要的科研裝備 —— 科學(xué)手套箱。
科學(xué)手套箱
聽到“科學(xué)手套箱”這個(gè)名字，或許不少人會(huì)心生疑惑，就如同衣柜專門用于收納衣物、首飾箱用來珍藏首飾一般，難道這個(gè)箱子僅僅是用來存放航天員做實(shí)驗(yàn)所需的手套嗎？
當(dāng)然不是這樣，科學(xué)手套箱內(nèi)部構(gòu)造精妙復(fù)雜，功能也十分強(qiáng)大。它確實(shí)配備了手套，不過可不是日常生活中隨處可見的普通手套。天宮空間站的科學(xué)手套箱精心配置了四個(gè)手套，供航天員在密閉、潔凈的手套箱內(nèi)開展實(shí)驗(yàn)操作。其中兩個(gè)手套安置在前窗位置，另外兩個(gè)則對(duì)稱分布于左右側(cè)窗，這樣布局可以使兩名航天員協(xié)同開展實(shí)驗(yàn)操作，能極大地提高實(shí)驗(yàn)效率。
不僅如此，手套箱前窗上還設(shè)有兩個(gè)密封的雙層門，這一設(shè)計(jì)為快速更換實(shí)驗(yàn)裝置和樣品提供了便利。除此之外，為實(shí)現(xiàn)對(duì)不同類型實(shí)驗(yàn)的“個(gè)性化”精確控制，手套箱上還配置了大量的傳感器。這些傳感器能夠?qū)崟r(shí)、精確地記錄手套箱里各個(gè)關(guān)鍵部位的電壓信號(hào)、電流信號(hào)，同時(shí)對(duì)溫度、濕度、光照強(qiáng)度、風(fēng)力大小等環(huán)境參數(shù)進(jìn)行“個(gè)性化”精準(zhǔn)控制，全方位反映手套箱以及內(nèi)置實(shí)驗(yàn)裝置的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)。
科學(xué)手套箱中的機(jī)械臂
當(dāng)實(shí)驗(yàn)涉及到高精度的操作時(shí)，手套箱中的精密機(jī)械臂系統(tǒng)就會(huì)派上用場(chǎng)。精密機(jī)械臂系統(tǒng)包括一個(gè)操作精度高達(dá)0.2毫米的6自由度靈巧機(jī)械臂、一個(gè)操作精度高達(dá)5微米的3自由度微操作器、一個(gè)操作精度高達(dá)2微米的3自由度細(xì)胞夾持機(jī)構(gòu)、還擁有一個(gè)操作精度高達(dá)2微米的3自由度載物臺(tái)和一個(gè)高倍顯微相機(jī)等。憑借這些精密設(shè)備的協(xié)同作戰(zhàn)，科學(xué)手套箱能夠協(xié)助航天員在軌完成精度高達(dá)5微米級(jí)別的實(shí)驗(yàn)操作，為生命科學(xué)領(lǐng)域的諸多重大課題提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。
科學(xué)手套箱的應(yīng)用范疇極其廣泛，它兼顧了生命科學(xué)、生物技術(shù)、航天醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)等多個(gè)學(xué)科的研究需求，為空間站的科研工作者們搭建起了一座通往微觀世界、探索宇宙奧秘的“科學(xué)橋梁”。不過面對(duì)生命科學(xué)、材料科學(xué)等這些專業(yè)性極強(qiáng)的學(xué)科領(lǐng)域，航天員能否準(zhǔn)確解讀手套箱所反饋的專業(yè)信息，順利完成各類高難度實(shí)驗(yàn)操作呢？
其實(shí)，這一點(diǎn)科研團(tuán)隊(duì)在設(shè)計(jì)科學(xué)手套箱之初就已經(jīng)充分考慮到了?？茖W(xué)手套箱精密機(jī)械臂系統(tǒng)具有三種工作模式：第一種是在軌自主運(yùn)行模式，在這一模式下，精密機(jī)械臂系統(tǒng)依托內(nèi)置的智能控制軟件，能夠獨(dú)立自主地對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)進(jìn)行識(shí)別、分析，并根據(jù)預(yù)設(shè)的程序步驟精準(zhǔn)完成一系列復(fù)雜操作；第二種是在軌遙操作模式，當(dāng)實(shí)驗(yàn)任務(wù)需要對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行精確操作時(shí)，航天員可以借助外接筆記本電腦操控精密機(jī)械臂系統(tǒng)；最后一種是天地遙科學(xué)模式，涉及到對(duì)專業(yè)知識(shí)要求極高的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目時(shí)，遠(yuǎn)在地球的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)可以通過地面電腦配置的人機(jī)操作界面遠(yuǎn)程操控空間站內(nèi)的精密機(jī)械臂系統(tǒng)，對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)進(jìn)行精細(xì)操作。
科學(xué)手套箱作為空間站科研工作的得力助手，憑借其精妙的設(shè)計(jì)、強(qiáng)大的功能以及靈活多變的工作模式，為太空科學(xué)實(shí)驗(yàn)提供了密閉、潔凈的操作空間，也為完成精密實(shí)驗(yàn)提供了便捷的平臺(tái)。相信隨著科技的不斷進(jìn)步與創(chuàng)新，科學(xué)手套箱將發(fā)揮更重要的作用。
部分信息來源于：中國(guó)科學(xué)院、中國(guó)新聞網(wǎng)、美國(guó)航空航天局等
（科學(xué)性審核：朱林崎，國(guó)際宇航聯(lián)合會(huì)（IAF）衛(wèi)星商業(yè)應(yīng)用專委會(huì)亞太辦主任、研究員）
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