中国微重力科学研究回顾与展望

微重力科学主要研究微重力环境中物质运动的规律，以及不同重力环境中重力对物质运动的影响.中国微重力科学研究起步于20世纪60年代，兴起于80年代中后期，经过多年发展，目前已初具规模，在一些重要方向具有明显特色和一定优势.本文回顾了中国微重力科学研究的早期历程，评述了近年来中国微重力科学研究进展，特别是利用实践十号科学实验卫星、天宫二号空间实验室等空间平台开展的微重力科学与技术应用研究取得的最新成果，并对中国载人空间站时代微重力科学发展的前景予以瞻望，推动微重力科学与应用研究在中国的快速、可持续发展.      

赤霉素介导模拟失重诱导的胡萝卜细胞中淀粉粒降解

空间微重力环境会影响生命活动，本文利用回转器来模拟微重力(失重)的生物学效应．回转处理可以引起胡萝卜愈伤组织细胞中内源活性赤霉素(GAs)水平上升，总淀粉酶活力提高(其中主要是α-淀粉酶活力增加)，淀粉粒降解．且GAs和α-淀粉酶活力的升高趋势一致．GAs合成性抑制剂，ancymidol能显著抑制回转处理中α-淀粉酶活力的增加．由此推测：回转处理中GAs的升高诱导了α-淀粉酶基因表达增加，后者促使淀粉粒降解和能量物质动员，以响应模拟失重的刺激．     

“神舟八号”飞船实时水稻细胞培育及表达谱芯片分析

成功建立了在空间微重力条件下水稻细胞的培养体系,并在"神舟八号"飞船空间飞行时的微重力条件下对培养过程中的细胞进行了实时固定,保存了水稻细胞中反映微重力条件下基因表达状态的RNA样品。返地后,用RNA质量检测和表达谱芯片方法对回收样品进行了分析。提取的水稻细胞RNA质量检测合格,表明本次空间的实验和固定方法可行和可靠。进一步分析水稻表达谱变化情况显示,微重力条件下水稻细胞的表达谱相比地面重力条件和微重力条件下人工1 g条件下的对照有显著差异。     

重力对植物细胞生长的效应

从地基研究植物向重性和在神舟八号卫星微重力条件下培养植物细胞出发,探讨重力变化对植物细胞发生作用时产生的生物学效应.已有结果显示,在植物向重性反应和处于失重状态时,重力方向和大小变化对细胞壁代谢具有一定影响.推断细胞形状的维持是由细胞壁的刚性与细胞内膨压平衡所致,当细胞膨压大于细胞壁刚性导致上述平衡打破时就会引起细胞体积增大.因此,重力的变化可能会通过影响植物细胞壁刚性与细胞内膨压的平衡影响细胞生长.      

微型旋翼的不可压流动数值模拟

通过求解拟压缩性修正后的Euler方程成功地模拟了悬停时微型直升机旋翼的绕流。由于拟压缩项的加入,使不可压Euler方程组的类型发生了变化,相当于使方程组变成了双曲型,因此,求解可压缩流场的时间推进解法用于本文的不可压缩流场求解。计算中,网格采用O-H拓扑形式的结构网格,空间离散采用中心有限体积法,时间推进为五步Runge-Kutta方法。采用了当地时间步长、压强阻尼及隐式残值平均方法来加速收敛。应用此方法对低速条件下旋翼悬停绕流进行了数值模拟,计算结果与实验数据吻合得较好,经气动分析,证明拟压缩性方法运用于微型直升机旋翼是完全可行的。