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1、探究重力水平对生命形态和功能的重要影响生命科学卫星 是一颗不载人的再入式卫星，可重复使角，属NASA和国际空间生命科学共同体共用。其上将带有大量的生物样品，包括细胞和组织、植物、无脊椎动物和小的哺乳动物，目的是了解空间环境对生物系统的影响。样品放在卫星有效载荷舱内。该卫星拟用德尔它 l号火箭或其他运载工具发射，它将按进行空间辐射效应的特定研究的要求，发射到不同的轨道上。该卫星具有O、1.59的人工重力能力，使研究者们可以研究不同重力水平对生命形态和功能的重要影响。其设计的性能参数见表 1。虽然目前已有了一些载人航天的医学资料和有限的生物样品实验结果，但仍需暮更多地了解许多航天因素对生物系统的影
2、响。有些问题还知道得很少，例如，空间辐射对生物系统损害到什么程度、后果如何、改善的方法等。另外，对于长期处于变化的重力状态下的生物效应也还没有进行全面的探测。设计生命科学卫星就是要回答这些重要的问题，这包括:零重力在细胞和器官水平上有什么影响?生物体能成功地进行损伤修复、再生和生长吗?辐射和微重力效应之间是否存在某种关系，如果存在，那么是什么关系?o 之间的小重力对生物系统有什么影响?是否存在重力影响的阂值?如果存在，对各种不同的系统这个阂值是多少?.如何使目前的和计划中的地面基础研究能很好地代表在空间发现的影响?计划的由来和历史生命科学卫星 方案是由 NASA 空间科学和应用署生命科学部于1
3、986 年7 月提出的，作为该局空间混合舰队战略的一部分，它是在挑战者号航天飞机失事后立项的。但从历史上看，自 1960 年以来，世界上已有许多国家发射过各种不载人的卫星，包括NASA于 60 年代末发射的 3颗生物卫星。87 年，NASA 成立了国际Lifesat 科学工作组，以便跟踪当代科学的发展。1987、工 988年，由艾姆斯研究中心进行A 阶段研究，设计了一颗直径为1.905m的卫星，这比原方案减小了一点，但仍能满足许多科学要求。在Lifesat 计划的头几年，有几个用户要求进行各种学科的观察，包括天文物理、材料加工和工艺。但由于 Lifesat只能到达特有的地球高辐射轨道，并将生物
4、样品完整地运回地球，以便进行详细检查，因此该卫星计划仅对生命科学研究者特别有价值。89 年中期，NASA 对该卫星进行了B 阶段的两项平行设计研究，分别由国际科学应用公司和通用电子公司负责。1989年，NASA接受了总统的一项指示，研究重返月球，建立月球基地的课题，这被看作是载人火星飞行任务的一个阶段性里程碑。为了确定美国如何完成这些目标，美国科学家进行了90天研究，重点在于确定具有像生命科学卫星这样能力的航天器的要求，以便为更长期的飞行任务进行关键的预先研究。C和 D阶段研究的实施期限自1991年第4 季度到1994年第3 季度，在此期间要将B 阶段研究确定的设计特点最后确定下来，选择承包商
5、，研制出卫星。NASA 计划于19例年12月进行第一次Lifesat 飞行。计划描述Lifesat 计划有三个主要目标:第一，支持NASA的空间探测倡议，获得空间环境的初步数据;第二，进行基础研究，包括生物系统受到哪些影响、如何受影响、这些影响如何随连续太空暴露而变化，此外，还将研究对抗措施;第三，该计划将加强 NASA 与其他国际空间生物学计划之间的合作。Lifesat计划的实施分为两个阶段:第一阶段目标是为空间探测倡议制定有关载人航天危险和载人航天器设计标准。该阶段基本上同等地强调研究辐射生物学和重力生物学。Lifesat的研制和实施已纳入到NASA生命科学部内部的辐射生物学倡议计划中。R
6、Bl是地面基础研究和航天因素研究两者的结合。为了有效地发挥空间部分的作用，必须进行特定的地面基础研究，以便更好地了解重离子与生物系统的相互作用，它包括后效应、基础机理、生物医学对抗措施和直接相互作用的可能性研究。这一阶段中共进行 5次发射，第 1次和第 5次发射各部署一颗 生命科学卫星 ，其余各次发射每次部署两颗 生命科学卫星 ，总共有 8次 生命科学卫星 飞行任务。这一阶段中初期的飞行任务将使用普通放射生物学舱，一般带有细胞、无脊椎动物和低等植物作为生物样品。欧洲空间局植物舱也可能在这一阶段的初期飞行。小哺乳动物可能在第一阶段计戈J 后期飞行。到 1999 年，作为地面和飞行辐射研究的结果，
7、初步的载人航天危险性数据和设计标准，将有效地用于月球基地和火星飞行任务的定义和研制活动。第二阶段计划进行小哺乳动物研究，并继续进行细胞无脊椎动物和植物研究。还可能包括灵长类动物，这取决于需要和科学上的用途。在这一长期计划中，飞行任务活动频率将在一年一次和一年两次的生命科学飞行任务之间交替进行。飞行器生命科学卫星 将用来为几个生物学科的研究者提供定期的、相当节省的途径进入空间环境，进行长时间的研究。 生命科学卫星 将具有以下能力: 1 可使用多种一次性运载工具发射; 2 作为一个无人的自由飞行实验室在地球轨道上工作; 3 能独立地再入地球大气层，并软着陆在新墨西哥州白沙导弹发射场，以使实验者尽早
8、到达有效载荷着陆点。一次飞行时间可长达 60 天。回收后，对其进行迅速整修后，能再携带新的有效载荷飞行，它可飞行10年以上。该卫星能进行三轴稳定，允许轨道上平衡机动和精确的离轨机动。漂浮在空中时能提供小于10 g的轨道加速度环境。在轨道平衡机动期间，加速度环境将小于 10 一 g。卫星通过旋转，可给有效载荷包提供 O、0.59 的人工重力。生命科学卫星 设计得很坚固，易于维护，可很经济地再修复。修复后，要更换消耗性部分，安装新的有效载荷舱，然后进行鉴定。回收和再飞行之间的时间应尽可能短，大约 60 天左右。有效载荷舱都设计得能进行相当独立自主的实验，很少需要地面指令，只需要有限的遥测。有效载荷
9、舱中具有10亿比特的成批数据储存能力，其组合体具有电源和热控制，但它们的调节、控制和对各个实验的分配，则由各有效载荷舱承担。有效载荷舱的质量、惯性性质和重心将被控制在可接受的范围内。各个有效载荷舱均有专门的研究范围，例如:普通生物学舱装有带低级生命形式、动物和植物样品的仪器设备，将能保证进行若干种辐射和重力生物学研究。、日本宇宙开发事业团、加拿大航天局和欧洲空间局。几年来，这些机构在国际生命科学卫星科学工作组内部派有代表。该小组于1991年由支持各项飞行任务的研究者工作组和由国际代表组成的指导委员会所取代。结论按照辐射生物学倡议， 生命科学卫星 将为科学家提供一个必要的、具有独特能力的飞行器，它收集有关的科学资料，并使之返回地面，这些资料将加强对生物系统内重力和辐射作用过程的了解。该星所获得的空间对生命影响的数据，将对空间探测倡议，对计划中的月球和火星飞行任务，具有很大的价值。NASA 将与国际合作者共同完成这项计划，他们分担生命科学卫星的不同方面工作，并提供关键部件。
