来源:环球时报

【环球时报报道 记者 杨沙沙 樊巍 梁睿】编者的话:25日凌晨,神舟二十三号载人飞船在成功发射后对接空间站天和核心舱。此次发射任务的圆满成功将进一步拓展我国空间科学的发展,也将让更多航天技术加速从科幻走向现实。放眼全球,在人类不断探索太空征程的背后,诸多航天技术开始走入寻常百姓家。其中,太空旅游项目正向“高频次航班化”运营的方向蓄力,目标是通过降低成本推动更多普通人走向太空;而在“天宫”之上,从神十四水稻全生命周期实验到神二十三开启全球首次“二代水稻”在轨培育,太空大豆、鲜花等成果正加速完成从实验室到货架的“最后一公里”。从奔赴星海的太空度假,到触手可及的日常消费,当载人航天技术与商业创新相辅相成,航天技术不仅是仰望星空的浪漫,更化作了造福国计民生的坚实力量。


普通人如何拥抱太空?

神舟二十三号载人飞船发射任务的圆满成功,不仅极大地激发了国民自豪感,也让更多民众更加贴近空间科学,对航天技术应用充满期待,对走进太空充满遐想。特别是此次神舟二十三号载人飞行任务中,乘组中将有1名航天员开展1年期在轨驻留试验,这也引发了民众对太空旅游,以及更长期的星际航行的讨论。

在国新办2024年举行的一次新闻发布会上,中国科学院院士朱俊强曾介绍称,空间科学就是对人类认知极限的一种延伸。对这种未知元素的探索,将会带动各种探测手段的进步,比如对传感器、精密的光学仪器、高性能的探测器的带动作用能极大促进技术的进步。通过这些进步,为整个航天探测活动培育新技术,进而引发新一轮的科技革命,助推生产力发展。

根据中国载人航天工程办公室2022年发布的数据,中国载人航天工程发展30年来,初步统计有4000余项技术成果被广泛应用于国民经济的各个行业,带动了原材料、微电子、机械制造、通信、种业等方面的技术创新、工艺创新和产业升级。以航天搭载育种为例,截至2022年,据初步估算,已经产生直接经济效益超过2000亿元,不仅推动了农作物改良,也被广泛应用在食品加工、菌种制备、生物制药等方面,产生突出的经济效益,也为粮食安全和生态环境建设作出贡献。

此前公开报道显示,许多与载人航天技术相关的科技成果已被直接应用到与国计民生相关的各个领域。例如航天液体火箭发动机燃烧传热系统控制等相关技术,可以带动粉煤加压气化产业升级,解决生活垃圾处理等问题,也能有效提升氢燃料电池效能。另外,在火箭、飞船、空间站等飞行器研制过程中,控制、测量、图像处理、元器件等相关技术,能够推动工业智能控制系统的升级换代。而载人飞船的防热大底技术已经转化为民用的隔热材料。

此外,航天技术成果将在民用领域进行转化,用于改善人民生活,例如人们日常所用的方便食品、尿不湿等日用品都来自载人航天的技术转化。我国也已利用空间蛋白结晶研究研发对抗骨质疏松和肌肉萎缩的新型药物。而载人航天环控生保技术、微重力燃烧机理研究和新材料研究,也都能在促进民生改善、人民生活的各个领域进行转化,发挥更多效益。

“我国空间站建设开启了人类常态化进入空间、长期在轨驻留的序幕,其积累的生存保障等关键技术正加速转化,催生太空旅游、火星移民等商业航天新业态。”中国商业航天领域首家独角兽公司、银河航天首席科学家张世杰在接受《环球时报》记者采访时表示。

“十五五”规划纲要首次将“航天强国”纳入国家五年规划,并提出加快航空航天等战略性新兴产业发展、加快低轨卫星互联网组网。现如今,商业航天已成为推动航天产业发展、建设航天强国的重要力量,而载人航天等重大工程不断取得新的成就也将带动我国商业航天的发展。

“我们目前正大力推进的商业航天可以凭借机制灵活、迭代迅速的优势,深度参与低轨通信星座建设,从而为空间站提供高质量通信保障,并反向牵引在轨服务能力不断演进。”张世杰表示,未来,载人航天可以与商业航天相辅相成,共同驱动人类从太空数字基建迈向太空制造与资源开发,直至建立太空港和太空城市的太空文明时代。

“在这一进程中,载人航天将持续深化深空探索、建造更多的太空站与基地,商业航天将以跨界融合创新为关键力量,共同实现人类文明的疆域拓展。”张世杰称。

而在民众热议的太空旅游领域,目前国际上已经有多家公司跻身这一“赛道”,并成功运营相关项目。

“在我们看来,普通人进行长时间星际旅游正在从科幻走向现实。截至目前,全球已有超过百名非职业航天员通过商业方式进入太空,从蓝色起源亚轨道飞行的数分钟失重体验,到SpaceX载人‘龙’飞船数天的轨道驻留,均取得了安全的实践验证。”穿越者品牌市场总经理杜全陆在接受《环球时报》记者采访时介绍称。目前,全球太空旅游已形成亚轨道与近地轨道两大成熟运营模式。其中,在亚轨道方面,蓝色起源已多次将普通乘客送入卡门线(海拔100公里处,外太空与大气层分界线)以上,提供数分钟失重与地球弧线观赏体验。

而在近地轨道方面,SpaceX通过载人“龙”飞船成功执行了全平民乘组在轨飞行3天的“灵感4号”任务、私人访问国际空间站的Ax-1任务,以及完成首次商业太空行走的“北极星黎明”等任务,验证了非职业航天员进行数天至数周轨道驻留的可行性。总体来看,太空旅游正从“技术验证”迈入“规模化运营”的阶段。

我国商业航天公司中科宇航、深蓝航天和“穿越者”均发布过旗下的太空旅游项目计划。其中,中科宇航今年初完成力鸿一号飞行器的亚轨道飞行,实施了伞系气动减速、高精准落点控制等关键技术验证,加上力擎一号发动机深度变推力技术突破,已为亚轨道回收奠定基础。后续该公司计划通过力鸿二号开展百公里回收技术验证。

而“穿越者”目前也在实施“三步走”战略:目标是2028年前后开启亚轨道飞行,并在2032年左右实现近地轨道驻留。杜全陆进一步介绍说,对于普通民众而言,未来的太空旅游将带来前所未有的极致体验。在亚轨道飞行阶段,乘客将亲身感受火箭发射的强烈推背感,体验失重漂浮,透过舷窗目睹悬浮在漆黑宇宙中的蓝色地球弧线——这种“总观效应”是任何地面体验都无法复制的震撼。而在更远的未来,随着航天技术的发展,人类还有望从短暂的“太空旅游”迈向常态化的“太空生活”与“太空工作”,最终实现从“地球经济”到“太空经济”的历史性跨越。


但杜全陆同时表示,未来还需进一步降低太空旅游门槛,特别是持续降低太空旅游的票价。他这样描述:“在我们看来这需要一定的发展阶段,首先是实现系统全可重复使用,降低单次飞行边际成本。其次是推动供应链规模化,通过集中采购、战略合作形成规模效应,降低原材料与核心部件成本。再者是建立高频次航班化运营,将发射场周转时间压缩至天级别,年发射能力向百次量级迈进,通过‘以规模换成本’实现票价数量级下降。”杜全陆称。

此番神舟二十三号实施1年期的在轨驻留试验,也被认为是未来开展太空旅游技术层面的一个重大利好。杜全陆认为,1年期在轨驻留试验所验证的长期生命保障、辐射防护与心理支持技术,恰恰为未来普通人长时间星际旅游储备了核心能力。“尽管更长期的空间辐射防护、生保系统及成本经济性等挑战尚待突破,但遵循‘技术迭代—规模制造—成本下降’的必然规律,我们有理由相信,未来普通人选择在太空‘度假’或‘驻留数月’将成为可及的消费选项。”

从天宫到餐桌:太空种子如何打通“最后一公里”?

上千斤的大南瓜、直径1.5米的灵芝、长在石头缝里的石斛……走进新航天星空实验室航天育种成果转化中心主任张传军的实验室,你会大开眼界,这些颠覆常识的植物,正是在太空“镀金”、回地球培育的“硕果”。



到目前为止,张传军已记不清,自己选育的品种上了多少次太空。最近一次是2024年9月底,张传军将包括蔬菜、水果、药材在内的28个品种的种子送上太空,经历14天“太空之旅”,搭载实践十九号卫星返回地球。而上文提及的南瓜、灵芝等,则是更早经过太空育种培育的结果。

一粒种子从上天到入地,需要经历哪些环节?张传军接受《环球时报》记者采访时形容说,太空育种一般需要走三步:第一步千挑万选,要挑选饱满、没病虫害、没污染、种质资源特别好的种子进入太空;第二步送入太空,接受太空特殊环境洗礼;第三步返回地面经历一代又一代的选育。

“和地面相比,太空至少有6个特殊环境,能让种子基因发生突变。”张传军总结太空环境特殊之处,包括微重力、超高真空、弱磁场、宇宙射线、高速度以及超洁净等,种子正是在这种环境中,经历了不同宇宙粒子的撞击,同时也是在没有地面污染的环境中接受“诱变”。

种子并不是经过航天器搭载一下,就能变成优良种源。回到地面后,科学家还要对这些种子进行选育。张传军以太空育种技术培育出的山丹丹花新品种 “延丹1号”举例称,从太空回地球后,需要连续种5代才能培育出一个新品种。第一代种植后,要观察品种的变化,剔除坏的性状,留下性状好的品种,比如个头大、抗病性抗逆性强的继续种植。如此循环,连续5代后,品种性状才算稳定,一个太空育种的新品种才算培育成功。

张传军解释称,每个太空育种新品种,至少有新的性状出现或4个性状优于原来才能定型。“原来山丹丹花的花期只有一星期左右,太空育种培育出的新品种现在能延长到一个月左右,而且冬天也能开花。” 张传军称,山丹丹花的颜色原来只有红的,现在有了黄的、橘红的等等,种类也更丰富。原来主要在陕西种,现在全国各地都能种,杭州、广东、北京都覆盖,适应环境能力更强。

相比蔬菜花卉药材类太空育种品种,水稻、大豆等粮食作物,则至少要经过7代或更长时间才能选育成功。今年夏天,香港中文大学卓敏生命科学教授林汉明计划将经过太空培育的大豆品种陇黄大豆,在极端高温的条件下在盐碱地种植,看看能否筛选出耐高温耐盐碱的大豆品种。

林汉明是国际知名大豆育种专家,他的科研成果大豆根瘤菌和陇黄大豆,先后随天舟六号、神舟十六号升空,到达天宫太空站。这些年,林汉明正在加紧选育已经返回地球的实验样本。

“大豆一年只能种一季,所以进展慢一点,估计还得有七八年(才能培育成功)。”林汉明近日接受《环球时报》记者采访,谈及目前经过太空育种大豆的最新进展时,详细解释了大豆育种的难度。“如果在地球等大豆天然发生突变,几率很低,而经过太空旅行以后,种子的突变概率加大,我们有机会去挑选更优秀的性状。”据他介绍,种子回到地面后,需要经过多代筛选,选出好的单株,再扩大繁殖,到田间做大面积测试。“这一代看到长得好一点的种子,但下一代种出来可能又不一样了,所以不敢轻易下结论。”林汉明说。

据媒体报道,中国航天育种中单一品种累计推广面积最大的小麦品种“鲁原502”,从着手设计、培育航天突变系母本直到最终育成,一共花费15年时间,解决了大穗型小麦品种易倒伏等难题。

“做太空育种,追求的不是快,我们也有耐心,慢慢一步一步去做。”林汉明接受记者采访时,刚刚从内地返回香港,陇黄大豆是林汉明团队与甘肃省农业科学院张国宏教授合作,培育出的耐盐耐旱大豆品种。一直以来,林汉明希望能够在一些边缘土地上做文章,培育出抗干旱、耐盐碱、耐高温的大豆品种,提高贫瘠土地产能,帮助解决中国大豆依赖进口的局面。

神舟二十三号载人飞船成功发射后,林汉明接受记者采访时兴奋地说:“比我自己上天还要激动。”两年前,在香港接受《环球时报》记者专访时,林汉明十分向往太空,曾表示:“如果有条件,我以后肯定要去太空旅行”。近些年,在国家重大航天任务持续成功的背景下,林汉明也发现做太空搭载实验越来越容易,以前是好几年才去一次,现在则是每半年就可以有一次机会。

林汉明预测,太空实验未来会越来越普及,自己的太空旅行梦想也越来越接近现实。“未来如果人类打算在月球或者火星建立基地,我们就一定要把种子、土壤菌带上去,在太空自己生产粮食”。眼下,林汉明则告诉《环球时报》记者,自己已经拿到好几期太空实验的材料,需要静下心,慢慢在田间地头筛选。

太空育种的价值,终究要落在土地、市场以及普通人的生活中。2024年3月,张传军所在的新航天星空实验室在电商平台上推出“太空鲜花”——“延丹1号”,上架不到2天,首批产品便售罄。太空育种的石斛等中药材,也在市场上供不应求。


张传军的实验室甚至还有更多太空育种产品向市场推出,富含花青素的太空全紫玉米、更大更光更漂亮的太空珍珠……他甚至还有一个更大胆的设想,未来每个人都可以随身带一个“迷你太空生物智能舱”,按下按钮,就能种出太空育种的蔬菜水果,将这些太空产品变成广大消费者在货架上触手可及、在饭桌上吃得起的健康食品。