太空的高真空、强辐射、高洁净、高热、深冷和微重力环境以及航天器独有的轨道高度，都是地面上难以获得的宝贵资源。因此，科学家们利用这些特殊的环境，进行各领域太空中的科学研究。航天医学家和生物学家，利用太空的失重环境研究重力消失对人体和生物体的影响；材料学的专家们利用航天器上接近零重力的环境，研制出许多新型材料；太空中对地观察将能够更好地跟踪地球环境的变化；天文学家也利用各种探测器来揭示宇宙的奥秘……

俗话说“竹篮打水“场空”，在太空的失重环境下，水还会乖乖地呆在篮子里吗？在太空中饮茶会与地球上有什么不同呢？太空中的细菌是变老实了，还是更猖撅了？失重对长期生活在地球重力环境下的人会有什么影响呢？在太空，肉眼能看到长城吗？金星能成为人类的第二故乡吗？翻开本书，这些问题的答案将一一为您呈现。

1 太空中的医学实验

 肌肉萎缩

 骨质疏松

 航天贫血症

 心血管调节紊乱

 免疫功能下降

2 航天医学研究的先驱——动物航天员

 莱卡——太空第一“人”

 扳动拉杆的哈姆

 绕月球飞行的龟

 太空青蛙出生记

 太空动物园

3 脑中的重力模块

 并不简单的接球游戏

 失重环境下的人脑重力模块

 太空中的接球实验

 返回地面后

4 空间运动病

 航天员也会”晕船”

 前庭器官与运动病

 太空中进行的前庭功能实验

5 太空“细胞战”

 人体内的“斗士”——免疫细胞

 失重削弱了“斗士”的战斗力

6 国际空间站上的躯干模型

 威胁航天员的种辐射类型

 没有胳膊，没有腿的佛瑞德

 佛瑞德的功绩

空间生物学

 1 绿叶航天员

 2 奇异的太空苔藓

 3 太空细菌更猖狂

失重科学

 1 太空实验的手套箱

 2 奇异的沸腾现象

 3 星期六早晨的科学实验

 4 诡秘的小火球

 5 空间站餐厅中的流体物理学实验

 6 太空中的临界点研究

 7 奇妙的临界点

对地观测

 1 在空间站上俯视地球

 2 做一个合格的太空摄像师

 3 绘制新一代的地球表面三维地图

 4 在太空，肉眼可以看到长城吗?

外星探测

 1 火星无人探测器

 2 金星，人类的第二故乡?

 3 寻找月球上的水

 4 “亲吻”彗星

 5 太空中飞翔的“雨燕”

 6“卡西尼”号的上星之旅

中国的太空实验

绕月球飞行的龟

在古代的神话传说中，嫦娥带着玉兔奔向了月亮，而在航天史上，第一个绕着月球飞行的动物居然是龟。

在发展载人绕月球和登月飞行之前，前苏联和美国的载生物和载人航天器都是在地球辐射带以下或部分穿过辐射带的飞行。在前苏联“探测器”号上的生物实验是首次进入深空间的生物学研究，主要目的是研究地月飞行中失重、电离辐射(主要是地球辐射带的穿透性辐射)和其他因素对生物体结构和功能的影响。

1968年9月15日成功发射“探测器-5”，里面载有龟和其他生物，这是历史上第一次完成环绕月球后再返回地球的飞行。18日它飞到距月球1950千米处，并绕到月球的背面，然后返回地球，于21日再人大气层，随之张开降落伞，降落在印度洋。为了研究登月飞行对动物的影响，将体重340～400克的8只雄性草原龟分成3组。实验组：共2只龟，放到探测器内，观察登月飞行的影响；对照组1：共2只龟，运到发射场后运回，排除远途地面运输对龟的影响；对照组2：共4只龟，放在动物园内饲养。除了在动物园饲养的龟，其他的龟都连续39天不供给食物和水。比较飞行后3组龟的身体状态，就可以了解登月飞行中的失重和辐射两个因素是否对龟的生理状态有影响。

这次和接着的3次“探测器”号飞行的结果表明：飞行过程中的失重和辐射因素没有使龟的生理结构和功能发生明显改变。结合“探测器”号上果蝇和植物的试验结果，证明在太阳活动处于低水平时进行地月航线的飞行，辐射环境不会对人身体造成损伤。有了动物实验提供的数据，航天医学家们放心了。所以，美国航天员能登上月球，要感谢这些登月先驱，“龟的一小步，人类登月的一大步”。

太空青蛙出生记

今后人类要在太空建立太空城，在里面长期生活、生儿育女，能够做到吗？要在太空进行这种人的实验是很困难的。于是，航天医学家们请出了他们的好帮手——多子多孙的青蛙，看看在太空失重的环境下，雌蛙是否能够产卵并孵化出小蝌蚪。于是，1992年“奋进”号航天飞机携带了4只雌性南美爪蛙上天了。科学家希望通过在太空出生的小蝌蚪来了解失重对生育的影响。这也是人类第一次在太空孵化除昆虫外的动物！

“奋进”号进入太空后的第二天，航天员便为4只雌蛙注射了促其产卵的激素。其中的2只蛙产卵后，航天员将这些卵浸泡在人工配制的“池塘水”中，注入从地面带去的青蛙精液，使卵受精。这些受精卵被分为两组，一组放在模拟地球重力的旋转离心器中孵化，另一半则处在失重状态下孵化。3天后，离心器中首先出现了漂浮在水面上的小蝌蚪，紧接着失重状态下的小蝌蚪也相继问世了，这些小蝌蚪一共440只，它们能在水中快速地游来游去，返回地面时已是出生后的第5天了。

蛙试验的第二部分是将12枚在地面受精后的卵带上太空孵化。这些卵共孵出7只蝌蚪，但是这些蝌蚪的行为很怪，它们在水面上窜来窜去，飞快地转圈游动，还不停地摆着尾巴，或者时而向前时而向后翻跟斗，简直可说是多种泳姿的大表演。在地面电视中看到这一情景的科学家说： “以前在低重力条件下进行的蛙试验中从未见过种情况，这实在是太出人意料了！”

P11-12

1961年4月12日，前苏联航天员加加林乘坐“东方”1号载人飞船飞出了地球，实现了千百年来人类遨游太空的夙愿。转眼40多年过去，已有29个国家的400多名航天员先后遨游了太空。2003年10月15日，我国自行研制的“神舟”五号载人飞船发射成功。航天员杨利伟成为中国载人航天第一人，圆了千百年来中国人的飞天梦，我们伟大的祖国成为继俄罗斯、美国之后第三个完成载人航天任务的国家。之后，“神舟”六号发射成功。不久的将来，“神舟”七号将实现航天员出舱活动。这一切极大地激发了全民，尤其是青少年对航天科学的兴趣，大家也渴望获得更多的航天科普知识。

太空的高真空、强辐射、高洁净、高热、深冷和微重力环境以及航天器独有的轨道高度，都是地面上难以获得的宝贵资源。因此，科学家们利用这些特殊的环境，进行各领域太空中的科学研究。航天医学家和生物学家，利用太空的失重环境研究重力消失对人体和生物体的影响；材料学的专家们利用航天器上接近零重力的环境，研制出许多新型材料；太空中对地观察将能够更好地跟踪地球环境的变化；天文学家也利用各种探测器来揭示宇宙的奥秘……例如，2003年发射的哥伦比亚号航天飞机在16天的飞行中就完成80项科学实验，其研究内容涉及基础物理学、生物学、消防、医学、气候等方面。太空实验不仅保证了人类“飞天”梦想的实现，而且对人类进一步探索宇宙空间、促进地球上科学理论和技术的发展起到了重要作用。

我由于工作关系，有机会近距离接触到我国的航天员，积累了一些有关太空实验的信息和资料，现整理成册，奉献给大家，力求能够满足大家的一些愿望。

虽然这是一本科普读物，但也力求所提供的资料新颖、准确和有据可查。书中介绍的实验和图大多来自美国航空航天局 (NASA)网站、欧洲空间局(ESA)网站和一些专业书籍、杂志。但是，由于水平有限和篇幅所限，本书不能全面地介绍国内外在太空进行的科学实验，仅在每个主题下举出几个例子，希望起到抛砖引玉作用。但愿能够通过此书激发青少年对航天科学研究的兴趣，为今后航天科学研究增添更多的新生力量。

编者

2008年5月