由中国科学院空间应用中心主导研发的亚洲首套电磁弹射微重力实验装置,近日成功完成生命科学领域首场地面微重力实验。科研人员首次将实验小鼠引入该装置开展靶向药物研究,标志着我国在地面模拟微重力环境领域取得重大突破。
该装置主体为44米高的钢结构塔架,相当于15层楼高度,总重达300余吨。整个结构通过4万余颗高精度螺栓完成组装,这种模块化设计既保证了装置稳定性,又为后续技术升级预留了调整空间。实验舱体位于塔架中央,呈圆柱形结构,直径1.2米、高2米,可容纳多种科学实验设备。
实验过程中,科研人员将6只经过药物预处理的小鼠送入实验舱。通过电磁弹射系统创造的微重力环境,研究人员重点观测靶向药物突破血脑屏障的效能,这项研究将为肿瘤治疗药物开发提供关键数据支撑。实验数据显示,该装置通过上下双向弹射,可累计产生4秒有效微重力时间,其中上升和下降阶段各贡献2秒。
装置核心技术采用双组直线电机并联驱动方案,其工作原理与航母电磁弹射系统同源但方向不同。当系统启动时,电磁力将实验舱在0.8秒内加速至20米/秒,随后舱体沿轨道做自由抛体运动,在上升和下落过程中形成持续微重力环境。项目高级工程师王喆指出,红色区域的直线电机组是整个系统的动力核心。
与传统落塔装置相比,电磁弹射系统展现出显著优势。常规落塔实验产生的冲击载荷超过20g,而电磁系统可将冲击强度控制在5g以内,极大提升了实验安全性。在运行效率方面,电磁装置每日可完成10次以上实验,是传统设备的3倍有余,且电能消耗成为主要运营成本,大幅降低了实验门槛。
科研团队透露,该装置将于年内开展月球微重力环境模拟实验,重点研究低重力条件下的物质运动规律。更值得关注的是,规划中的地下800米深井实验设施已进入论证阶段,预计可将微重力持续时间延长至20秒,为载人航天工程和深空探测任务提供更精准的地面验证平台。